Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Produkcja cząstek w wysokoenergetycznych zderzeniach ciężkich jonów Dlaczego się tym zajmujemy? mechanizm powstania hadronów (podróż do początków wszechświata)

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Produkcja cząstek w wysokoenergetycznych zderzeniach ciężkich jonów Dlaczego się tym zajmujemy? mechanizm powstania hadronów (podróż do początków wszechświata)"— Zapis prezentacji:

1

2 Produkcja cząstek w wysokoenergetycznych zderzeniach ciężkich jonów Dlaczego się tym zajmujemy? mechanizm powstania hadronów (podróż do początków wszechświata) własności materii jądrowej w stanach ekstremalnych (dużej temperatury i gęstości)-> równanie stanu materii jądrowej (ewolucja gwiazd) własnośći oddziaływań silnych (QCD) własności hadronów w gęstej i gorącej materii jądrowej problem generacjo mas hadronów

3 Program I) Ogólny opis produkcji cząstek w zderzeniach jonów: zmienne kinematyczne opisujące produkcję cząstek ogólna charakterystyka obszarów badań (BEVELAC/SIS, AGS, SPS, RHIC,LHC) model termiczny i statystyczny produkcji cząstek: założenia i porównanie z eksperymentem produkcja cząstek dziwnych, powabnych II) Własności hadronów w materii jądrowej symetria chiralna a pochodzenie mas hadronów pojęcie funkcji spektralnej spektroskopia dielektronów i dimionów III) Poszukiwanie plazmy kwarkowo-gluonowej obserwacje jet-ów, czynnika jądrowego oraz pływu materii w zderzeniach URHIC IV) Metody eksperymentalne: przykłady detektorów (detektory będą omawiane przy okazji przykładów eksperymentów)

4 Back to big-bang 10 –6 sec 10 –4 sec 3 min 15 miliardów lat Quark-Gluon Plasma NukleonyJądra at.Atomy Dziś Natura Experiment Big-bang Podróż do początku wszechświata

5 t=10 -12 s ~ 1 TeV -LHC t=300 000 lat ~ 1 eV ~3000 K

6 dzisiaj powstanie galaktyk dominacja materii Nukleosynteza Materia kwarkowo gluonowa powstanie hadronów Planck epoch Grand unification Hubble Expansion Kalendarz wszechświata Promieniowanie tła Ekspansja Hubble T = 100 MeV T = 1.16*10 12 K słońce : T=1.1*10 7 K Reakcje ciężkojonowe URHiC

7 Dowody na "wielki wybuch" Ekspansja wszechświata (prawo Hubbla) Promieniowanie tła Nukleosynteza Czy można odwrócić bieg czasu i odtworzyć hadrosynteze z materii Kwarkowo-Gluonowej?

8 Ekspansja wszechświata Pomiar odległości poprzez pomiar jasności gwiazd zmiennych (Cefeidy)-wzorcowa świeca wszechświata Pomiar prędkości ucieczki gwiazd poprzez przesunięcie ku czerwieni lini spektralnych gwiazd (Efekt Dopplera)

9 Ekspansja wszechświata Pomiar prędkości ucieczki gwiazd poprzez przesunięcie ku czerwieni lini spektralnych gwiazd (Efekt Dopplera) V źródła Słońce Daleka gwiazda Linie absorpcji wodoru p e

10 Ekspansja wszechswiata Gwiazdy i galaktyki oddalają się od ziemi z prędkością (V) która zwiększa się z odległością (D) = 70 km/s Mpc = 1/(15 ·10 9 lat) E. Hubble, 1924 V = H · D ~ Hubble: co 5 sekund objętość wszechświata powiększa się o przestrzeń zajmowaną przez Drogę Mleczną

11 Wielki wybuch Ekspansja ze stałą prędkością oznacza że przed 15 Miliardami lat powstał wszechświat. Wiek wszechświata= D/V = 1/H

12 Pozostalość po wybuchu-poświata… promieniowanie ciała doskonale czarnego o T=2.725 K 2001-2006 Satelita WMAP odstępstwa od T=2.725 w skali 0.0002K ! Poświata z wszechświata który miał 380.000 lat i T=3000 K ! 1989 satelita COBE Wilson, Penzias1964 -1978 Nagroda Nobla

13 Nukleosynteza 0.25 4 He/H 10 3 2 H/H 10 4 3 He/H 10 9 7 Li/H Materia widzialna we wszechświecie składa się głównie z : wodoru (H), Helu ( 4 He), deuteru ( 2 H), trytu ( 3 He), Litu ( 7 Li) w stosunku; Model W. Wybuchu odtwarza te stosunki!

14 Materia we wszechświecie Znamy tylko 4% wszystkiego co nas otacza !! co stanowi ciemną materię Dark matter? co jest ciemną energią ? dlaczego wszechświat widzialny składa się tylko z materii a brak jest anty-materii?

15 Problemy tWW

16 Jak zbadać własności materii 10 mikrosekund po wielkim wybuchu? Czy własności hadronów (ich masy, rozpady) były wtedy takie jak dziś? poprzez produkcja cząstek w zderzenia relatywistycznych ciężkicj jonów

17 Nucleon nucleus Quark-Gluon matter confinement (związanie) de-confinement

18 przed zderzeniem Ekspansja i "zastygnieńcie składników". Pomiar T "fireball" Quark-Gluon Plasma Zderzenie podgrzanie i kompresja Materia jądrowa: 0 = 0.17 /fm 3 0 = 0.16 GeV/fm 3 Brak oddziaływań pomiędzy hadronami = 1.2 /fm 3 = 3 GeV/fm 3 4*10 -23 s 10 fm/c 1. Czas hadronizacji we wczesnym wszechświecie znacznie dłuższy ~ 30 s ( grawitacja !) 2. Symetria materia- antymateria Czas Przebieg reakcji (ultra-relatywistycznej)

19 Ewolucja w czasie zderzenia (Bjorken) e Przestrzeń Czas jetjet Au Ekspansja p K QGP e T = 170 MeV = 0.6GeV/fm 3 T = 120 MeV = 0.06 GeV/fm 3 T = 230 MeV = 3 GeV/fm 3 T o = 0 MeV o = 0.16 GeV/fm 3 200 AGeV "collider"

20 Quark-Gluon Plasma Nuclear matter Density (Kg/m 3 ) Temperature (K) 1x10 12 2x10 12 3x10 12 4x10 12 3x10 12 0 01 x 10 18 2 x 10 18 Diagram fazowy materii jądrowej trajektoria reakcj A+A

21 Fireball-kula ognista Photon pary e+e- Pion Kaon J/Psi Lambda

22 Jak określić temperaturę? Z widma promieniowania fotonów (innych cząstek?) à Dla wszechświata dzisiaj- promieniowanie tła (2.73 K) à Np: dla słońca poprzez pomiar fotonów i prawo Plancka

23 Pomiar temperatury powierzchni słońca T = 6000 K gęstośc fotonów = 4 ·10 12 Photon/cm 3 Widmo fotonów: rozkład bozonów Plancka długość fali (nm) Intensywność M. Planck 1900

24 Pomiar temperatury materii poprzez pomiar widm emitowanych cząstek T = 100 MeV T = 10 12 K Widmo pionów 100 000 bardziej gorące niż słońce ! Intensywność Energia kinetyczna Nachylenie widma ~Temperatura w momencie zastygnięcia fireball thermall freeze-out Slope T = 100 MeV Rozkład Boltzmana cząstek termicznych (nierelatywistyczny):

25 Określenie abundancji cząstek pozwala na określenie temperatury i gęstości materii w momencie produkcji hadronów "chemical freez-out" Energia termiczna (kT) może być zamieniona na energię nowych cząstek (mc 2 ) Prawdopodobieństwo produkcji rozkład Bolztmana dn~ m -3/2 exp(-E kin /kT)

26 Kula ognista rozszerza się z prędkością V. Materią uległa kompresji: E kin 3/2kT + ½ mV 2 T = 120 MeV V ekspansji = 0.55 c keine Expansion Temperatura Massa cząstki Obserwacja : Temperatura zależy od masy cząstek " powód: bez ekspansji źródła Rozszerzająca się kula ognista

27 Charakterystyka mikro-wybuchu 130 MeV Energia wiązki prprędkość rozsz. [v/c] Temperatura [MeV]

28 [GeV]s NN GSI/Bevelac FAIR CERN RHIC LHC 10-30158 [A GeV] 17200 // 5.5 TeV! Bariony Hadrony(mez+barion) Partony(SQGP) ???? + partrony? 5-8 2 1-2

29 Akcelaratory GSI/ BevelacAGSSPSRHIC ( collider!) LHC (collider) E Kin /A [GeV]210-1540-2001002700 [GeV] 2.74.58.8-19.42005500 NN->NN X X=mezon, para barion antybarion Energia progowa: s=2*M N + M X ale do tworzenia cząstek o nowym zapachu potrzeba więcej energii (stowarzyszona produkcja!) np dziwność: NN->N K + (S=1) (S=-1)

30 GSI-Darmstadt

31 GSI-FAIR (od 2014) SIS 100 U 28+ 2.7 GeV/u 10 12 ions/s protons 30 GeV 2.8x10 13 /s 2T (4T/s) magnets SIS 300 U 92+ 34 GeV/u 10 10 s 6T (1T/s) magnets Secondary Beams Radioactive beams up to 1.5 GeV/u Antiprotons up to 30 GeV Storage and Cooler Rings Radioactive beams e-A collider HESR: Antiprotons 1.5- 15 GeV HADES PANDA SIS 18 U 73+ 1.0 GeV/u 10 9 ions/s Ni 26+ 2.0 GeV/u 10 10 protons 4.5 GeV 2.8x10 13 /s 18Tm (1.8 T magnets) p = Z/A*0.3*B*R [T, GeV/c]

32 AGS : 1986 - 2000 Si and Au ; up to s =5 GeV /nucl pair only hadronic variables RHIC : 2000 Au ; up to s = 200 GeV /nucl pair hadrons, photons, dileptons, jets SPS : 1986 - 2003 S and Pb ; up to s =20 GeV/nucl pair hadrons, photons and dileptons LHC : starting 2007 Pb ; up to s = 5.5 TeV/nucl pair ALICE and CMS experiments

33 Relativistic Heavy Ion Collider RHIC STAR PHENIX PHOBOS BRAHMS

34 Energie in einer Blei-Blei Kollision 1150 TeV = 0.18 mJ Faktor 300 höher als in SPS Experimenten sehr heisser Feuerball! T = 1000 MeV Large Hadron Collider LHC am CERN

35 Detektory reakcji ciężkojonowych

36

37 NA49 at SPS Pb+Pb @ 158 GeV/nucleon

38 ITS TPC TRD ALICE @ LHC 60000 naladowanych czastek Start w 2008!


Pobierz ppt "Produkcja cząstek w wysokoenergetycznych zderzeniach ciężkich jonów Dlaczego się tym zajmujemy? mechanizm powstania hadronów (podróż do początków wszechświata)"

Podobne prezentacje


Reklamy Google