Zderzenia ciężkich jonów przyciągają uwagę fizyków z wielu powodów. Po pierwsze, stanowią najmniejsze „laboratorium”, gdzie można badać własności silnie oddziałującej materii, której elementarnymi składnikami są kwarki i gluony. Po drugie, pozwalają „cofnąć” zegar przyrody do pierwszych chwil po Wielkim Wybuchu, kiedy materia miała hipotetyczną postać plazmy kwarkowo-gluonowej. Ten niezwykły stan materii do dziś dostarcza fizykom kolejnych niespodzianek, nie chcąc wpisać się w przewidywane formy gazu czy też cieczy nielepkiej.

Dwa główne czynniki określają przebieg reakcji. Pierwszym z nich jest geometria zderzenia, a drugim jest dynamika reakcji. Przy braku jednolitej teorii pozwalającej opisać całościowo badane procesy, tworzone są modele, które opisują poszczególne stadia reakcji. Takie nazwy jak: UrQMD, HIJING, VENUSNEXUS-EPOS i wiele innych, przewijają się wciąż na konferencjach specjalistycznych w raportach teoretyków i doświadczalników. Często modele te łączy się tworząc opis hybrydowy, w którym rezultaty jednego modelu stanowią dane wejściowe do następnego.

We wszystkich tych opisach podstawową rolę odgrywa rozwój procesu w czasie i przestrzeni. Mając na uwadze, że chodzi o przedziały czasowe rzędu 10-23s i przestrzenne rzędu 10-15m (femtometry) nie ma szans na ich bezpośrednie wyznaczenie. Nie jesteśmy jednak bezbronni w rozwiązaniu tego problemu. Z pomocą przychodzi femtoskopia korelacyjna, gdzie wykorzystujemy efekty statystyki kwantowej oraz oddziaływania w stanie końcowym pomiędzy emitowanymi w reakcjach cząstkami do wyznaczenia czasowo-przestrzennych charakterystyk procesu ich emisji.

Femtoskopia korelacyjna już od dziesiątków lat stanowi narzędzie pomiarowe fizyki reakcji ciężkich jonów. Początkowo sądzono, że metoda ta umożliwia tylko wyznaczenie rozmiarów statycznych obszaru, z którego emitowane są cząstki, podobnie jak metoda HBT pozwala na wyznaczenie rozmiarów kątowych obiektów astronomicznych emitujących fotony. Z czasem okazało się, że jest to metoda czuła nie tylko na geometrię, ale także na dynamikę skomplikowanego procesu reakcji jąder atomowych. Poprzez badania femtoskopowe z użyciem rożnego rodzaju układów dwucząstkowych oraz poprzez powiązanie tych pomiarów z innymi charakterystykami reakcji, można zbadać różne cechy procesu związane zarówno z geometrią, jak i z dynamiką badanego procesu.

Kilka dziesiątków lat analiz prowadzonych w wielu laboratoriach świata dla różnych energii i mas zderzających się jąder (różnych warunków początkowych) z użyciem różnorodnej aparatury eksperymentalnej (różnych warunków pomiarowych) i z wykorzystaniem korelacji różnych typów cząstek (różnych układów dwucząstkowych) pozwoliły na uzyskanie bardzo bogatego materiału doświadczalnego. Dane te rozrzucone są w setkach/tysiącach publikacji, materiałach konferencyjnych, informacjach prywatnych. Dotarcie do interesujących danych, które spełniają wiele, niekiedy dosyć subtelnych, kryteriów, przypomina szukanie właściwej informacji w tysiącach haseł przeglądarki Google. Brak jest zarówno miejsca, gdzie dane te byłyby zgromadzone, jak i systematycznej i całościowej ich analizy wykonanej w ramach jednolitych kryteriów. Analiza taka nie jest prosta, bowiem wpływ różnorodnych czynników eksperymentalnych, wybór układu odniesienia, rodzaju wyznaczanej wielkości, itp. ma istotny wpływ na ilościowy wynik końcowy.

Niniejszy projekt ma na celu znalezienie cech wspólnych i różnic w tym zbiorowisku informacyjnym, a w rezultacie umożliwić wykonanie spójnej analizy i opisu czasowo-przestrzennej ewolucji badanych reakcji jądrowych. Szczegóły podane są w dalszych punktach opisu.

Realizacja planowanych tu badań i analiz pozwoli na usystematyzowanie istniejących danych, pomiarowych i przewidywań teoretycznych dotyczących femtoskopii korelacyjnej rozumianej szeroko tak pod względem energii reakcji, jak i innych parametrów determinujących jej przebieg. Chcąc porównywać świadomie wyniki pomiarów, chcąc je prawidłowo interpretować, niezbędne jest uwzględnienie wszystkich tych czynników, by nie wyciągać błędnych wniosków.

Realizacja projektu stanowić będzie materiał do prowadzenia dalszych analiz przez członków zespołu z Warszawy, sprzyjać będzie rozwojowi kontaktów z innymi grupami eksperymentalnymi i zespołami teoretyków. Oczekujemy, że opracowana baza danych femtoskopowych będzie wykorzystywana przez całą społeczność specjalistów w dziedzinie reakcji ciężkich jonów, a przez to stanowić będzie promocję fizyki polskiej.

Wymiernym rezultatem pracy będą referaty w czasie spotkań i konferencji naukowych oraz publikacje w czasopismach o zasięgu międzynarodowym. Prace będą stanowić znaczącą część przygotowania rozprawy habilitacyjnej kierownika projektu - dr inż. Hanny Zbroszczyk oraz będą podstawą do obrony przynajmniej dwóch doktoratów, dwóch prac magisterskich i dwóch prac inżynierskich.