Politechnika Warszawska Wydział Fizyki Festiwal Nauki

Jak mierzyć niemierzalne ? czyli pomiary najmniejszych obiektów w największych eksperymentach fizycznych

Rozmiary obiektów materialnych ~10 -1 m ~ m ~ m Kostka ====> Ziemia Atom ===> ziarnko maku

Skala interwałów czasu Wiek Wszechświata ~10 10 lat = s Czas trwania reakcji jądrowych ~ s - jeszcze milion razy krócej !

Nukleon (hadron) Materia hadronowa Materia (plazma) Kwarkowo-gluonowa confinement de-confinement Uwięzienie kwarków w hadronach

Jak uzyskać plazmę kwarkowo-gluonową? (1) podgrzewanie ściskanie wzrost temperatury wzrost gęstości materia hadronowa

Jak uzyskać plazmę kwarkowo-gluonową? (2)

Zderzenia ciężkich jonów Na początku ====> Na końcu ====> Zmiana w czasie gęstości i temperatury ======>

Zgodnie z przewidywaniami modeli teoretycznych powinno to przebiegać nastepująco: (Symulacje komputerowe wykonane w oparciu o przewidywania modelu UrQMD - Ultrarelativistic Quantum-Molecular Dynamics)

(przestrzeń) (czas) (stan przedrównowagowy) (plazma kwarkowo-gluonowa (faza mieszana) (gaz hadronowy) (wymrażanie - emisja)

Plazma kwarkowo-gluonowa Gęstość (Kg/m 3 ) Temperatura (K) 1x x x x x x x 10 18

Dwa scenariusze

Rezultat zderzenia jąder przy energii 200 GeV na nukleon, CERN, NA35 Jak określić równocześnie rozmiary przestrzenne i czas trwania obiektu, z którego wyemitowane zostały tysiące cząstek w zderzeniach ciężkich jonów? ?

( S. Brandt, Analiza danych ) Jak to niegdyś mierzono......pomiar długości stopy

....ale interesujące nas obiekty mają rozmiary przestrzenne rzedu metra i czas trwania rzedu sekundy oraz poruszają się z prędkościami bliskimi predkości światła... Czy to można mierzyć? Zasada nieoznaczoności - co to takiego?

HBT+FSI Rozmiary i czas emisji Funkcja korelacyjna Pomiary rozmiarów i interwałów czasu miliony razy mniejszych niż możliwości najlepszej elektroniki Wektor różnicy pędu METODA: Analiza korelacji cząstek emitowanych z małymi prędkościami względnymi Statystyka kwantowa i oddziaływanie w stanie końcowym -przenosi informację

-K, -p, and K-p correlations as a probe of transverse flow Fabrice Retière, Lawrence Berkeley Lab Adam Kisiel, Piotr Szarwas Warsaw University of Technology For the STAR collaboration Quark Matter2002, Nantes (France)

Non-identical particle correlations probing emission-time ordering Catching up: cos 0 long interaction time strong correlation Ratio of both scenarios allow quantitative study of the emission asymmetry Moving away: cos 0 short interaction time weak correlation purple K emitted first green is faster purple K emitted first green is slower F.Retiere, A. Kisiel, P. Szarwas Quark Matter2002, Nantes (France)

To the data 130 GeV Coulomb attraction / repulsion Out ratio 1 – and K source are shifted Side ratio ~1 –Must be due to azimuthal symmetry Long ratio ~ 1 –Must be due to symmetry over mid-rapidity Correlation function Out ratio Side ratio Long ratio

Transverse flow shifts average emission points Pion pt = 0.15 GeV/c t = 0.73 Kaon pt = 0.5 GeV/c t = 0.71 Proton pt = 1. GeV/c t = 0.73

Dlaczego to jest takie ważne?

BIG BANG (WIELKI WYBUCH) Przeżyjmy to jeszcze raz ! Jan Pluta Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej Zakład Fizyki Jądrowej Pracownia Reakcji Ciężkich Jonów Festiwal Nauki

Co to za eksperymenty?

S T A R i A L I C E - wielkie eksperymenty fizyki na przełomie wieków 2000 r r. Festiwal Nauki

~130 GeV/nucleon CM energy STAR at RHIC

CERN

937 members 77 Institutions 28 Countries The ALICE Collaboration

Przylatujących na lotnisko w Genewie wita foto-tablica... CERN Największe w świecie laboratorium fizyki gdzie narodził się World Wide Web minut stąd! nie biznes, nie wojsko, nie przemysł, nie polityka FIZYKA !