badanie oddziaływań silnych
Post on 19-Mar-2016
71 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Badanie oddziaływań silnychBadanie oddziaływań silnych
1 fm
rN
Struktura protonu
Diagram fazowy materii hadronowej
Quark-Gluon Plasma
Materia Jądrowa
Gęstość (Kg/m3)
1x1012
2x1012
3x101
2
4x1012
3x1012
00 1 x 1018 2 x 1018
Tem
pera
tura
[K]
Jądro atom.
gwiazdy neutronowe
trajektoria reakcji
• Badanie struktury hadronów : Czarmonium (cc) –pozytronium QCD egzotyczne stany (gqq-hybrydy), (ggg-glueball), – eksperyment PANDA
• Badanie własności materii hadronowej w funkcji (Temperatury, gęstości) przy pomocy reakcji ciężkojonowych, badanie pochodzenia masy hadronów- eksperyment HADES
glueballe (ggg)
hybrydy (qqg)
Stany egzotyczne?
Pytania czekające na odpowiedź
• Skąd biorą się masy cząstek ?
• Uwięzienie kwarków(Dlaczego nie obserwujemy swobodnych kwarków?)
• Jak opisać strukturę wewnętrzną protonu i jego własności (np. spin =1/2)?
• Dlaczego Wszechświat zbudowany jest głownie z materii?
• …
Masa a "energia wiązania"
mu, d ~ 5 MeV
Mp =940 MeV >> 3mq !
Masa jest generowana przez oddziaływanie !
Masy kwarków
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
u d s c b t
QCD Mass
Higgs Mass LQCD [Bowman etal ‘02] Instanton model [Diakonov+Petrov ’85, Shuryak]
1 fm r
• masy ("current") generowane przez oddziaływanie z polem Higgsa
(model standardowy – Higgs to motyw powstania LHC !)
• massy kwarków lekkich (u,d) ("constituent") generowane przez oddziaływanie- uwięzienie kwarków Złamanie Symetrii Chiralnej QCD
QCD mass
Higgs mass
kwarki u,d
~99% masy (widzialnej)wszechświata pochodzi od oddziaływania silnego!
Symetria chiralna Symetria globalna LQCD dla bezmasowych kwarków , oznacza: oddziaływanie silne zachowuje skrętność („helicity”) kwarków
R Ljest złamana
przez uwięzienie!
model "worka"
Symetria Chiralna: stany o przeciwnej parzystości (partnerzy chiralni) powinny mieć taką samą masę:
Parnterzy chiralni
0+0-
1- 1+
Mezony cu (D)
0+ (2.31)
1- (2.01)
1+ (2.42)1+ (2.46)
D0
0- (1.86)
Mezony ud
/a1złamana SC: masy są różne!
widma hadronów
przykład:
np:mezony:
Metoda pomiaru masy (eksp. HADES)
Mezon Masa[MeV/c2]
Szerokość [MeV/c2]
Czas życiac [fm/c]
(Ve+e-)tot
0 770 150 1.3 4.4x10-5
782 8.4 23.4 7.1x10-5
1020 4.4 44.4 3.1x10-5
e+
Pomiar f. rozkładu masy hadronu w materii jądrowej
Obserwable: np” krótkożyciowe mezony ,, poprzez rozpady dileptonowe e+e-
2sinppm eeeeee
Rekonstrukcja masy w materii poprzez rozpad e+e- (lub +-)
małe prawd.(2) rozpadu
Duże tło hadronowe e-
c 10-15 fm/c
Te same liczby kwantowe (JPC= 1--) co foton !
Czarmonium – „pozytonium QCD”
~ 600 meV -1000
-3000
-5000
-700011S 0
13S 1
21S 0 23S 121P1
23P2
23P1
23P0
031S 0 31D2
33D2
33D1
33D2
Ionization energy33S 1
e+ e-0.1 nm
Energia wiązania [MeV]
8·10-4 eV
10-4 eV
Pozytonium - QED
3D2
2900
3100
3300
3500
3700
3900
4100
c(3590)
c(2980)
hc(3525)
(3097)
(3686)
(3770)
(4040)
0(3415)
1(3510) 2(3556)
3D1
3D3
1D 2
3P2(~ 3940)
3P1(~ 3880)3P0(~ 3800)
(~ 3800)
1 fm
C C
Masa [MeV]
DD próg
Czarmonium - QCD
Wąskie stany
J/
Czarmonium: badania potencjału uwięzienia
• Mezony D (kwark ciężki c + kwark lekki)to odpowiednik atomów wodoru w QCD
• Własności odkrytych niedawno wąskich stanów Ds0(2317) iDs1 (2458) nie maja jednoznacznej interpretacji teoretycznej (partnerzy chiralni, stany czterokwarkowe, efekt progu DK ?).
8
Spektroskopia mezonów D
Glueballe – cząstki z masą zbudowane z bezmasowych gluonów
(masa zdeterminowana przez energię oddziaływania silnego gluonów)
hybrydy (qqg)
glueballe (ggg)
p
p_
G
Zwykłe liczby kwantowe np. 1-- (proces formacji)
G. S. Bali, Int.J.Mod.Phys. A21 (2006) 5610-5617
wiele przewidywanych stanów !
Metoda eksperymentalna….
GSI/ FAIR CERN (SPS) RHIC LHC
- wiązki antyprotonówmateria barionowa Hadrony(mezony+bariony) Partony(SQGP) ????
+ partrony?
√sNN
1- 5 GeV // // //
8, 17 GeV 200 GeV 5.5 TeV!
dostępna energia na produkcję cząstek
GSI-Darmstadt (k. Frankfurtu)
www.gsi.de
GSI-GSI-FAIRFAIR (od 2017) (od 2017)SIS 100
Au do 8-10 GeV/u 1012 ions/sprotonsy do 30 GeV 2.8x1013/s
2T (4T/s) magnets
Wiązki wtórneWiązki radioaktywne to 1.5 GeV/uAntyprotony do 30 GeV
Pierścienie akumulacyjne
HESR: Antyprotony 1.5- 15 GeVHADES
PANDA
SIS 18U73+ 1.0 GeV/u 109 ions/sNi26+ 2.0 GeV/u 1010
protony 4.5 GeV 2.8x1013/s
18Tm (1.8 T magnets)
GSI-GSI-ObecnieObecnie
Eksperyment PANDA((antiantiPProton roton AnAnnihilations at nihilations at DaDarmstadtrmstadt))
od 2017 od 2017
www.gsi.de/panda
Eksperyment HADESHigh Acceptance DiElectron Spectrometer … w GSI od 2002
www-hades.gsi.de>400 naukowców >150 naukowców
Bardzo istotny wkład grup krakowskich !!!
14
• Budowa prototypowego detektora słomkowego do eksperymentu PANDA
• Rozwój i testy elektroniki odczytu detektora ( analogowa, cyfrowa, transfer danych –GBit/Ethernet)
• Symulacje reakcji proton-antyprotonw eksperymencie PANDA
• Symulacje odczytu i przepływu danych
opiekunowie prac: prof. Jerzy Smyrski, pok. 224, e-mail: smyrski@if.uj.edu.pl
prof. Piotr Salabura, pok. 233, e-mail: salabura@if.uj.edu.pl
glueballe (ggg)
Tematyka prac dyplomowych: PANDA(udział w pracach grup badawczych)
hybrydy (qqg)
Udział w pomiarach oraz analizie danych eksperymentów Au+Au @ 1.25 AGeV:
- rozwój oprogramowania (analiza oraz symulacja) detektora kaskadowego - identyfikacja par e+e- w reakcji Au+Au- rozpoznawanie sygnatur sygnałów przy pomocy kart graficznych (GPU) rozwój i testy elektroniki cyfrowej dla potrzeb kalorymetru
elektromagnetycznego Symulacje eksperymentu przy użyciu wiązek pionów dla eksp. HADES
opiekun prac: prof. Piotr Salabura, pok. 233, e-mail: salabura@if.uj.edu.pl dr. W. Przygoda , pok 234, e-mail: przygoda@if.uj.edu.ppl
Tematyka prac dyplomowych: HADES(udział w pracach grup badawczych)
top related