Amanda Margaret Cooper-Sarkar es una física de partículas experimental británica y profesora emérita de física en la Universidad de Oxford , conocida por sus contribuciones pioneras al estudio de la dispersión inelástica profunda y la determinación de las funciones de distribución de partones (PDF) del protón. Su investigación ha desempeñado un papel fundamental en la comprobación y el perfeccionamiento de la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría de la interacción fuerte y en la aportación de datos esenciales para los análisis en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). [ 1 ] [ 2 ]
Primeros años y educación
Cooper-Sarkar nació en Liverpool y cursó sus estudios de pregrado y posgrado en Oxford. Obtuvo su doctorado en física de partículas por la Universidad de Oxford en 1975. Tras realizar estancias posdoctorales en el Instituto Tata de Investigación Fundamental en Bombay y en el Laboratorio Nacional de Física de Altas Energías (KEK) en Tsukuba , se incorporó al Laboratorio Rutherford Appleton (RAL) en Oxfordshire . [ 1 ] De 1979 a 1987, trabajó en experimentos de dispersión de neutrinos utilizando la Gran Cámara de Burbujas Europea (BEBC) en el CERN y fue becaria del CERN de 1983 a 1985. [ 1 ] [ 3 ]
Carrera
Abandonó la vida académica para trabajar en un instituto educativo en Bhopal , India, pero en 1990, con el nacimiento de su primer hijo, regresó a Oxford con la intención de "combinar la docencia de pregrado con el cuidado de los niños, restando importancia a la investigación". [ 2 ] Se convirtió en Becaria Beale y Tutora Principal de Física en el St Hilda's College de Oxford. Más tarde escribió que, si bien estos pasos retrasaron su carrera investigadora entre 10 y 15 años, también le permitieron concentrarse más en un único tema de investigación, "lo que finalmente me convirtió en una experta mundial en mi campo". [ 1 ] En 2008 se convirtió en profesora de física de partículas en la Universidad de Oxford. [ 1 ] Cooper-Sarkar formó parte de la colaboración ZEUS , [ 4 ] y también forma parte de la colaboración ATLAS . [ 5 ]
Investigación
Cooper-Sarkar es experta en la estructura profunda del nucleón. [ 6 ] Su trabajo se centra en cómo los constituyentes de protones y neutrones, quarks y gluones , conocidos colectivamente como partones , se distribuyen en el momento y cómo estas distribuciones evolucionan según las predicciones de la QCD . Los experimentos de dispersión inelástica profunda (DIS) estudian estas distribuciones, conocidas como funciones de distribución de partones (PDF), y constituyen la base para comprender las secciones transversales hadrónicas y poner a prueba el Modelo Estándar en los colisionadores modernos. [ 7 ]
Experimentos de dispersión de neutrinos
Durante su estancia en RAL y CERN, Cooper-Sarkar dirigió estudios de interacciones de neutrinos y antineutrinos con blancos nucleares en los experimentos WA25, WA59 y WA66 del BEBC. Sus análisis proporcionaron información temprana sobre el llamado " efecto EMC ", una anomalía en las distribuciones de partones en entornos nucleares que reveló la influencia de la materia nuclear en el comportamiento de los quarks. [ 8 ] Dirigió las primeras búsquedas de física más allá del Modelo Estándar (BSM) en datos de neutrinos, descartando un gluino supersimétrico ligero y estableciendo límites a la mezcla de leptones neutros pesados con neutrinos ligeros, una restricción que sigue siendo relevante hoy en día. [ 9 ]
Experimentos HERA y ZEUS
En 1987, Cooper-Sarkar se unió al experimento ZEUS en el colisionador electrón-protón HERA en Hamburgo para extender los estudios DIS a un nuevo régimen cinemático. Dirigió los primeros estudios que exploraban la función de estructura longitudinal en fracciones de momento muy pequeñas ( x ), lo que permitió la extracción de la distribución de momento del gluón en el protón. [ 10 ] Los primeros datos de ZEUS confirmaron que la función de estructura del protón F 2 aumenta abruptamente al disminuir x , una validación experimental clave, aunque en gran medida inesperada, de la QCD perturbativa, que sugiere la necesidad de considerar interacciones de partones no lineales, más allá del formalismo DGLAP convencional para los cálculos de QCD perturbativa. Esta es un área que todavía está a la vanguardia de la investigación. [ 11 ]
Sus análisis a lo largo de la década de 1990 establecieron el comportamiento cuantitativo de las distribuciones de gluones y quarks marinos y guiaron los desarrollos teóricos en los límites de bajo x y bajo Q 2 de QCD. [ 12 ] Fue coautora de una revisión exhaustiva, "Funciones estructurales del nucleón y su interpretación" (1998), y más tarde coescribió el libro de texto Deep Inelastic Scattering ( Oxford University Press , 2004) con Robin Devenish .
Análisis QCD y ajustes globales
Como líder del grupo de ajuste de QCD de ZEUS desde el año 2000, Cooper-Sarkar produjo ajustes de PDF globales que tuvieron en cuenta las incertidumbres experimentales correlacionadas. Estos análisis, en particular los ajustes de ZEUS-JETS, proporcionaron las primeras restricciones directas sobre la densidad de gluones a partir de datos de jets y permitieron una determinación precisa de la constante de acoplamiento fuerte, α s (M_Z). [ 13 ]
Posteriormente, dirigió el grupo conjunto de ajuste QCD H1–ZEUS (2007–2022), combinando datos de ambos experimentos HERA para producir un conjunto de datos unificado y estadísticamente consistente. [ 14 ] El conjunto de PDF HERAPDF2.0 resultante de este trabajo sigue siendo una valiosa referencia. Los datos combinados de HERA resultantes siguen siendo fundamentales en la física moderna de colisionadores, proporcionando la base para todas las determinaciones actuales de PDF globales. [ 15 ]
Trabajo con ATLAS y PDF4LHC
Tras la finalización del programa HERA, Cooper-Sarkar se unió al experimento ATLAS en el LHC en 2004, donde ejerció como coordinadora del Modelo Estándar de ATLAS-UK entre 2005 y 2008. Hizo hincapié en la importancia de las funciones de distribución de partones (PDF) precisas para interpretar las secciones transversales del LHC y cofundó el grupo de trabajo PDF4LHC en 2007. Este grupo proporciona recomendaciones para el uso de las PDF por parte de las colaboraciones de colisionadores, así como los conjuntos de PDF de PDF4LHC, que son una combinación estadística de las PDF producidas por los grupos de ajuste de PDF globales CT, MSHT y NNPDF. Cooper-Sarkar se convirtió en presidenta de PDF4LHC en 2022. [ 16 ]
Sus contribuciones a ATLAS incluyen el desarrollo del proyecto APPLgrid para cálculos rápidos de QCD y la creación del marco de código abierto HERAFitter (ahora xFitter) para el ajuste global de PDF. Fue cofundadora y dirigió el Foro de PDF de ATLAS como su coordinadora en 2012/13 y nuevamente en 2016/2018. Dirigió estudios de producción de W + , W- y Z que revelaron una distribución de quarks extraños inesperadamente no suprimida a bajo x. [ 17 ] Estos datos de ATLAS han mejorado la precisión en las determinaciones de PDF de todos los grupos. Cooper-Sarkar también dirigió el análisis de PDF de ATLAS más reciente, ATLASpdf21, en el que se evaluaron las correlaciones sistemáticas entre diferentes clases de datos de ATLAS y su impacto en la precisión porcentual de los PDF. [ 18 ]
El trabajo de Cooper-Sarkar también se extendió al modelado de secciones transversales de neutrinos de ultra alta energía, adoptadas como referencias por el Observatorio de Neutrinos IceCube . [ 19 ]
Trabajos recientes
La investigación actual de Cooper-Sarkar se centra en lograr una precisión de PDF inferior al 1%, necesaria para la búsqueda de nueva física a través de desviaciones en las mediciones del Modelo Estándar, como la masa del bosón W. Lidera los esfuerzos dentro de ATLAS para cuantificar las correlaciones de las incertidumbres sistemáticas entre diferentes conjuntos de datos, lo que permite precisión en los ajustes globales corregidos por QCD y QED de orden siguiente al siguiente al siguiente al principal (N 3 LO). [ 20 ] Su liderazgo en la combinación PDF4LHC21 (2022) ha dado como resultado la unificación más completa de análisis de PDF globales hasta la fecha. [ 21 ]
Premios y distinciones
- Medalla y Premio James Chadwick del Instituto de Física (2015), por "su estudio de la dispersión inelástica profunda de leptones en núcleos que ha revelado la estructura interna del protón". [ 4 ] [ 22 ]
- Premio Divisional de Física de Partículas del IOP 2009 [ 23 ]
- Beca Leverhulme para Profesores Eméritos 2019–2024
- Miembro del St Hilda's College de Oxford , donde también ejerció como subdirectora.
- Presidente del consejo editorial de múltiples colaboraciones internacionales, incluidas ZEUS y ATLAS, y presidente del grupo PDF4LHC.
- Miembro del Comité Asesor Internacional para los Talleres de Dispersión Inelástica Profunda y los Talleres de Baja X.
- Evaluador de Physical Review Letters , Physical Review D, European Physical Journal C
Publicaciones seleccionadas
- Colaboraciones H1 y ZEUS (FD Aaron et al.). "Medición combinada y análisis QCD de las secciones transversales de dispersión inclusiva e±p en HERA." J. High Energy Phys. 2010 (1):109. DOI: 10.1007/JHEP01(2010)109.
- Colaboraciones H1 y ZEUS (H. Abramowicz et al.). «Combinación de mediciones de secciones transversales de dispersión inelástica profunda inclusiva e±p y análisis QCD de datos HERA». Eur. Phys. J. C 75 (2015)12,580. DOI: 10.1140/epjc/s10052-015-3710-4.
- Butterworth J., Carrazza S., Cooper-Sarkar A., de Roeck A., Feltesse J., Forte S., Gao J., Glazov S., Huston J., Kassabov Z., McNulty A., Morsch A., Nadolsky P., Radescu V., Rojo J., Thorne RS "Recomendaciones PDF4LHC para LHC Run II". J. Física. G – Nucl. Parte. Física. 43 (2016) 023001. DOI: 10.1088/0954-3899/43/2/023001.
- Lin HW, Nocera E., Olness F., Orginos K., Rojo J., Accardi A., Alexandrou C., Bacchetta A., Bozzi G., Chen JW, Collins S., Cooper-Sarkar A., Constantinou M., Del Debbio L., Engelhardt M., Green J., Gupta R., Harland-Lang LA, Ishikawa T., Kusina A., ... et al. "Distribuciones de Parton y cálculos de QCD de celosía : un documento técnico de la comunidad". Prog. Parte. Núcleo. Física. 102 (2018) 1-31. DOI: 10.1016/j.ppnp.2018.01.007.
- Ball R., Butterworth J., Cooper-Sarkar A., Courtoy A., Cridge T., de Roeck A., et al. "La combinación PDF4LHC21 de ajustes PDF globales para la Fase III del LHC." J. Phys. G – Nucl. Part. Phys. 49 (2022) 8, 080501. DOI: 10.1088/1361-6471/ac7126.
- Colaboración ATLAS (G. Aad et al.). «Determinación de las funciones de distribución de partones del protón utilizando diversos datos de ATLAS de colisiones pp a √s = 7, 8 y 13 TeV». Eur. Phys. J. C 82 (2022) 5,438. DOI: 10.1140/epjc/s10052-022-1
Vida personal
Amanda Cooper-Sarkar está casada con Subir Sarkar , cosmólogo del Centro Rudolf Peierls de Física Teórica de la Universidad de Oxford.
Referencias
- 1 2 3 4 5 "Profesora Amanda Cooper-Sarkar" . Royal Society . Consultado el 15 de septiembre de 2018 .
- 1 2 Leyser, Ottoline (2009). "Amanda Cooper-Sarkar". Madres en la ciencia: 64 maneras de tenerlo todo (PDF) . Royal Society . pág. 13.
- ↑ "INSPIRE: Amanda Margaret Cooper-Sarkar—perfil de la autora" . inspirehep.net . Consultado el 18 de enero de 2021 .
- 1 2 "Medalla Chadwick para físico pionero de ZEUS" . DESY . 7 de julio de 2015. Recuperado el 15 de septiembre de 2018 .
- ↑ "Grupo ATLAS Oxford" . stfc.ukri.org . Consultado el 15 de septiembre de 2018 .
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- ↑ Cooper-Sarkar, Amanda (2010-12-07). "Estructura del protón desde HERA hasta LHC". arXiv : 1012.1438 [ hep-ph ].
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- ↑ Ball, Richard D.; Butterworth, Jon; Cooper-Sarkar, Amanda M.; Courtoy, Aurore; Cridge, Thomas; Roeck, Albert De; Feltesse, Joel; Forte, Stefano; Giuli, Francesco (23-03-2022). "La combinación PDF4LHC21 de ajustes PDF globales para la ejecución III del LHC". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics . 49 (8). arXiv : 2203.05506 . Bibcode : 2022JPhG...49h0501B . doi : 10.1088/1361-6471/ac7216 .
- ↑ "Medalla y Premio Chadwick 2015" . Iop.org . Consultado el 15 de septiembre de 2018 .
- ↑ "Ganadores del premio del grupo HEPP" . Instituto de Física . Consultado el 15 de septiembre de 2018 .
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