slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Doświadczalna fizyka cząstek elementarnych PowerPoint Presentation
Download Presentation
Doświadczalna fizyka cząstek elementarnych

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 25

Doświadczalna fizyka cząstek elementarnych - PowerPoint PPT Presentation


  • 148 Views
  • Uploaded on

Doświadczalna fizyka cząstek elementarnych. ( Fizyka wysokich energii ). Specjalizacja prowadzona w Instytucie Fizyki UJ wspólnie z Instytutem Fizyki Jądrowej PAN im. Henryka Niewodniczańskiego. Badania fundamentalnych / elementarnych sk ł adników materii i ich oddzia ł ywań.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Doświadczalna fizyka cząstek elementarnych' - mark-joyce


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Doświadczalna fizyka cząstek elementarnych

( Fizyka wysokich energii )

Specjalizacja prowadzona w Instytucie Fizyki UJ

wspólnie z Instytutem Fizyki Jądrowej PAN

im. Henryka Niewodniczańskiego

Badania fundamentalnych / elementarnych składników materii

i ich oddziaływań

●Badania prowadzone w dużych, międzynarodowych zespołach naukowych

●Eksperymenty z użyciem akceleratorów wysokich energii

●Badania nad promieniowaniem kosmicznym

slide2

Oddział Fizyki i Astrofizyki Cząstek

w Instytucie Fizyki Jądrowej PAN

Kierownik Oddziału prof. Piotr Malecki

kierownicy Zakładów

●Zakład Oddziaływań Leptonów (NZ11) dr hab. Grażyna Nowak

● Zakład Struktury Hadronów (NZ12) prof. Jan Figiel

●Zakład Liniowego Zderzacza (NZ13) dr hab. Leszek Zawiejski

●Zakład Eksperymentu ATLAS (NZ14) prof. Barbara Wosiek

●Zakład Promieni Kosmicznych (NZ15) prof. Henryk Wilczyński

●Zakład Neutrin i Ciemnej Materii (NZ16) prof. Agnieszka Zalewska

17 samodzielnych pracowników naukowych, 20doktorów

w bieżącym roku akademickim 15 doktorantów, 5 magistrantów

slide3

Udział w eksperymentach i przyszłych projektach naukowych

Zderzacz e+e־ w KEK

Wielki zderzacz hadronów LHC

( CERN )

Zderzacz ciężkich jonów RHIC (2000 – 2005)

Oddział Fizyki i Astrofizyki Cząstek

IFJ PAN

Projekt związany z przyszłym międzynarodowym liniowym zderzaczem e+e־ ILC

Zderzacz e –p HERA

(1992 –2007)

Eksperymenty neutrinowe,

poszukiwanie ciemnej materii

slide4

Eksperymenty na jedynym w świecie zderzaczu elektron – proton HERA

w laboratorium DESY w Hamburgu

dżet hadronowy

Głęboko nieelastyczne rozpraszanie elektron –proton

proton

elektron

Eksperyment H1

Eksperyment ZEUS

rozproszony elektron

Zakład Oddziaływań Leptonów

Zakład Struktury Hadronów

●Główne cele : badanie fundamentalnych oddziaływań podstawowych

składników materii – eletronów, kwarków i gluonów ;

testowanie teorii oddziaływań silnych : chromodynamiki kwantowej

●Zbieranie danych w latach 1992 – 2007, analizy fizyczne przynajmniej do roku 2012

●Bogaty materiał doświadczalny na prace magisterskie i doktoraty

slide5

Tematyka naukowa krakowskiej grupy H1 :

Badanie końcowych stanów hadronowych w głęboko nieelastycznym rozpraszaniu e – p

● ” fizyka małych x” - analiza procesów z długimi kaskadami partonowymi

Dynamika kaskady partonowej

– bardzo ciekawy problem

chromodynamiki kwantowej (QCD)

● poszukiwanie instantonów

- nieperturbacyjnych fluktuacji pól gluonowych w chromodynamice kwantowej

● pomiar asymetrii azymtualnych w produkcji naładowanych cząstek

Interpretacja wyników doświadczalnych w ramach QCD

slide6

Tematyka naukowa krakowskiej grupy ZEUS :

●Dyfrakcyjna fotoprodukcja mezonów wektorowychr, fi J/y

Czy ”pomeron” QCD to 2 gluony czy drabina gluonowa :

e

e

e

e

mezon wektorowy

VM

(VM)

drabina

gluonowa

p

p

●Szczegółowe własności wielo-hadronowych stanów końcowych produkowanych

w głęboko nieelastycznych oddziaływaniach e-p

korelacje między hadronami,

fluktuacje krotności hadronów, momenty hadronów

interpretacja w ramach perturbacyjnej chromodynamiki kwantowej

e

slide7

Eksperyment Belle

( Zakład Oddziaływań Leptonów )

Pomiary na zderzaczu elektron –pozyton o bardzo wysokiej świetlności w laboratorium KEKB w Japonii

http://belle.kek.jp

●Fabryka mezonów B :e+e- (4S) BB , ponad milion par BB / dzień

piękne mezony B składają się z kwarka lekkiego i ciężkiego kwarka b, B+ = ub, B0 = db, …

●Tematyka badawcza : precyzyjne testy Modelu Standardowego (MS)

i poszukiwania Nowej Fizyki ( wykraczającej poza MS )

Badanie zjawiska łamania parzystości kombinowanej CP w rozpadach

mezonów Bd(db)

(parzystość przestrzenna P x ↔–x , sprzężenie ładunkowe Ccząstka ↔ antycząstka)

● Analizy krakowskiej grupy Belle :

- pomiar rzadkich rozpadów B (b → d B → fp)

- rozpadyB do stanówsc ( mezony składajace się z kwarka dziwnego ipowabnego)

-rozpady B z brakującą energią ( b → c t nt )

slide8

Niezwykle ciekawe wyniki fizyczne, prosta i bardzo atrakcyjna

fizyka. Wiele tematów prac magisterskich i doktoratów

Nobel 2008 : Makoto Kobayashi i Toshihide Maskawa

” za odkrycie mechanizmu złamanej symetrii, przewidującego istnienie

przynajmniej trzech rodzin kwarków w przyrodzie” (50% nagrody)

czyli za wyjaśnienie jak uzyskać łamanie CP w Modelu Standardowym

Wyniki eksperymentów BaBar( SLAC/USA ) i Belle, potwierdzające model KM,

przyczyniły się do przyznania tej nagrody Nobla.

Obydwa eksperymenty zostały wymienione w komunikacie prasowym Komitetu Noblowskiego.

slide9

Eksperyment LHCb

( Large Hadron Collider beauty experiment )

Zakład Oddziaływań Leptonów

Detektor LHCb

●Eksperyment na Wielkim Zderzaczu Hadronów

w Europejskim Ośrodku Fizyki Cząstek – CERN

pod Genewą

●Detektor jest rozbudowany tylko w kierunku jednej

z wiązek protonów

●Motywacja fizyczna :

badanie łamania symetrii

parzystości przestrzenno- ładunkowej ( CP )

w układzie neutralnych mezonów B (Bd= db, Bs = sb),

poszukiwanie rzadkich rozpadów mezonu B

●krakowska grupa LHCb jest odpowiedzialna

za rozwój algorytmów selekcyjnych dla

Trygerów Wyższego Poziomudedykowanych

rozpadom mezonu B w kanałach z fotonami

i elektronami

●Wielkie pole do popisu dla młodych ludzi :

software, hardware, analiza danych

prace magisterskie, doktoraty

Krakowska grupa LHCb

wniosła znaczący wkład

do projektu i budowy

Zewnętrznego Detektora Śladów

( Outer Tracker, detektor słomkowy )

http://lhcb.cern.ch

slide10

Eksperyment PHOBOS

Cel: Fizyka relatywistycznych zderzeń ciężkich jonów –

Badania silnie oddziaływującej materii w warunkach ekstremalnych

Chromodynamika Kwantowa

Akcelerator RHIC, USA

Relativistic Heavy Ion Collider

Au

Au

Plazma

kwarkowo-gluonowa

Kompresja

Podgrzewanie

Najwyższe energie AA

osiągane w laboratorium !!

  • Zbieranie danych 2000-2005
  • Ciekawe wyniki fizyczne
  • Bogaty materiał doświadczalny
  • Przyszłość ATLAS-HI

(LHC s = 5,500 AGeV)

http://www.phobos.bnl.gov/

slide11

Eksperyment Pierre Auger

( Zakład Promieni Kosmicznych )

Międzynarodowy program do badania cząstek promieniowania kosmicznego o skrajnie wysokich energiach.

E > 1019 eV

Rozwiązanie aktualnych problemów współczesnej astrofizyki:

pochodzenie i mechanizm przyśpieszania cząstek prom. kosmicznego

Obserwatorium Auger-South

Mendoza, Argentyna

Planowane obserwatorium

Auger-North, Colorado, USA

●BudowaObserwatorium

Południowego ukończona

●Oficjalne otwarcie eksperymentu

w listopadzie 2008

●Program naukowy Obserwatorium

planowany na ponad 15 lat

http://auger.ifj.edu.pl/

slide12

Detekcja wielkich pęków promieniowania kosmicznego :

hybrydowy układ detektorów

E > 1020 eV

35  1 expected

1 observed

 6 effect

Detektory fluorescencyjne

(rozwój pęku w atmosferze)

Stacje naziemne-wodne liczniki Czerenkowa

3000 km2 – Argentyna 3000 km2 – USA

Pierwsze wyniki naukowe

Pierwsze pomiary wskazują, że aktywne jądra galaktyk są prawdopodobnymi kandydatami na źródła promieni kosmicznych najwyższych energii ( 2007)

Widmo energii ( 2008 )

Obserwacja efektu Greisena – Zatsepina – Kuzmina

( obcięcie widma energetycznego w wyniku

oddz. cząstek promieniowania kosmicznego

z fotonami tła mikrofalowego )

slide13

Zakład Neutrin i Ciemnej Materii uczestniczy w kilku

eksperymentach :

eksp.ICARUSw Gran Sasso / Włochy

eksp.WARPw Gran Sasso

eksp. T2Kw laboratorium JPARC / Japonia

http://jnusrv01.kek.jp/public/t2k/

Projekt LAGUNA - R&D dla wielkich detektorów do badań neutrin

i poszukiwania rozpadu protonu

Działalność naukowa w ścisłej współpracy z fizykami

z Katowic, Warszawy i Wrocławia

tworzącymi Polską Grupę Neutrinową

slide14

Eksperyment ICARUS

Imaging Cosmic And Rare Underground Signals

Badanie oddziaływań i oscylacji neutrin słonecznych, z Supernowej,

atmosferycznych i akceleratorowych; szukanie rozpadu protonu.

Detektor: Komory projekcji czasowej wypełnione ciekłym argonem

Moduł T600:  500 ton ‘czynnej’ masy

Zalety: Widoczne ślady cząstek w 3-ech wymiarach

Bardzo dobry pomiar energii, identyfikacja wolnych hadronów

  • Obecnie: końcowa faza instalacji

modułu T600 w Gran Sasso

i jego uruchamianie

Kaskada elektromagnetyczna

  e

Długi ślad  (14m)

http://www.aquila.infn.it/icarus/

slide15

Eksperyment WARP

WIMP Argon PRogramme

Poszukiwanie WIMP’ów ( weakly interacting massive particle )

kandydaci na cząstki Ciemnej Materii pochodzenia astrofizycznego

Detektor: Dwufazowy (ciecz i gaz) detektor argonowy

Zasada działania: Poszukiwanie sygnałów odrzutu jądra powstałego

w wyniku oddziaływania WIMP-jądro

  • Obecnie: od 2004 roku zbiera dane mały detektor 2.3 l
  • Wkrótce rozpocznie pracę detektor 100 l

http://warp.pv.infn.it

slide16

Eksperyment T2K

Tokai to Kamioka

Pomiar kąta mieszania q13 poprzez poszukiwanie oscylacji neutrin

nm <-> ne w akceleratotorowym eksperymencie z długą bazą pomiarową

Detektor: bliski w JPARC – wielofunkcyjny spektrometr magnetyczny

daleki – wodny detektor SuperKamiokande w kopalni Kamioka

Zasada działania: Poszukiwanie sygnałów oddziaływań neutrin elektronowych

Pochodzących z oscylacji pierwotnych neutrin mionowych

  • Planowane zakończenie budowy bliskiego detektora do X 2009
  • Start zbierania danych pod koniec 2009 roku

Projekt LAGUNA

Large Apparatus for Grand Unification and Neutrino Astrophysics

Europejskie R&D dla przyszłych wielkich detektorów w podziemnych laboratoriach :1 Mtona wody, 100 kton ciekłego argonu, 50 kton ciekłego scyntylatora

  • Finansowanie w ramach 7FP EU na okres 2 lat ( 2008-2010 )
  • Grupy polskie - studium wykonalności dot. umiejscowienia

podziemnego laboratorium w kopalni Polkowice – Sieroszowice

SUNLAB – Sieroszowice UNderground LABoratory

slide17

Detektor ATLAS

na zderzaczu LHC

Eksperyment ATLAS

( Zakład Eksperymentu ATLAS )

Zespoły z IFJ PAN i WFiTJ AGH uczestniczą

w projekcie ATLAS od r. 1990

Wkład Krakowskiej Grupy ATLAS do budowy i obsługi detektora koncentruje się na detektorze wewnętrznym

  • Półprzewodnikowy Detektor Torów (SCT)
  • projektowanie i badanie elektroniki odczytu
  • integracja systemu i testy podzespołów
  • projekt zasilaczy dla detektorów
  • analiza danych z testu wiązki, programy symulacyjne

Uruchamiany Wielki Zderzacz Hadronów LHC będzie docelowo

zderzał2 wiązki protonów

o energiach 7 TeV/proton każda.

W jednym tylko punkcie przecięcia wiązek będzie zachodzić blisko miliard oddziaływań na sekundę.

  • Detektor Promieniowania Przejścia (TRT)
  • Detector Control System – koordynacja projektu
  • analiza danych z testu wiązki, system chłodzenia

Alignment Detektora Wewnętrznego pozycjonowanie za pomocą zrekonstruowanych śladów

slide18

W jakim celu zbudowano eksperyment ATLAS?

Skalarna cząstka Higgsazwiązana z mechanizmem spontanicznego łamania symetrii

w zunifikowanej teorii

oddziaływań elektrosłabych

Modelu Standardowego

Model Standardowy

  • poszukiwanie cząstki Higgsa –
  • ostatniej brakującej cegiełki
  • Modelu Standardowego
  • precyzyjny pomiar masy bozonu W
  • precyzyjny pomiar masy, właściwości
  • najcięższego kwarka – top
  • bogaty program fizyki b
  • (łamanie parzystości CP, etc.)

Nowa Fizyka

  • poszukiwanie cząstek
  • supersymetrycznych (SUSY…)
  • poszukiwanie supersymetrycznych
  • cząstek Higgsa (h, H, A, H)
  • anomalne sprzężenia W, Z, g
  • ciężkie bozony cechowania (W’, Z’)
  • „extra dimensions”
  • ???

LHC – fabryka supersymetrii ??

Supersymetria – symetria łącząca cząstki

o różnych spinach fermion ↔ bozon

slide19

π0

π+

π+

τjet

π-

Nad czym pracujemy?

  • Przygotowanie programu fizycznego eksperymentu
  • Analiza procesów z ciężkimi leptonami t w stanie końcowym
  • → sygnatura ważna dla poszukiwań cząstek supersymetrycznych,
  • cząstek Higgsa Modelu Standardowego i jego rozszerzeń
  • Modelowanie oddziaływań ciężkich jonów
  • Program „fizyki do przodu” – badanie procesów dyfrakcyjnych
  • Produkcja przypadków Monte Carlo - tzw. „Data Challenges
  • Trigger ( układ wyzwalania )
  • Modelowanie wyższych poziomów systemu wyzwalania
  • Przygotowanie infrastruktury komputerowej dla kalibracji
  • i szacowania wydajności oprogramowania systemu wyzwalania
  • detektora ATLAS

Symulacje fizyczne dla detektora świetlności

slide20

Detektory pod małymi kątami dla przyszłego liniowego zderzacza e+e־

( International Linear Collider, ILC )

Zakład Liniowego Zderzacza

ILC : nadprzewodzące rezonatory przyśpieszające ( zimna technologia

wypracowana i testowana w DESY - projekt TESLA). Energia elektronów 0. 5 – 1 TeV.

Udział IFJ PAN we współpracy FCAL( International ForwardCalorimetry Collaboration, 10 instytucji naukowych z 9 krajów ) :

projektowanie, rozwijanie i budowa aparatury rejestrującej cząstki

w zakresie małych kątów 4 – 82 mrad, towarzyszące zderzającym się wiązkom e+e־ na ILC.

Precyzyjny pomiar świetlności O(10–4)( LumiCal );

Szybka diagnostyka i monitorowanie zderzających się

wiązek ( BeamCal, PhotoCal );

Detekcja wysoko energetycznych elektronów i fotonów –

pomoc w poszukiwaniu supersymetrycznych cząstek

i Nowej Fizyki.

LumiCal : 26<  < 82 mrad,BeamCal :4<  < 28 mrad,PhotoCal:100<  < 400 rad

  • Działalność krakowskiej grupy ILC ( IFJ PAN, AGH, UJ )
  • projekt prototypu dla LumiCAl – wolfram (W - absorber) i krzem ( Si - sensory).
  • symulacje Monte Carlo detektora przy różnych jego strukturach wewnętrznych
  • rozwój metody laserowego, precyzyjnego pomiaru przestrzennych położeń LumiCal
  • (względem IP i rur akceleratora) i monitorowania on-line tego położenia.
oddzia 2 eksperyment alice
Oddział 2 – eksperyment ALICE

A Large Ion Collider Experiment – Pb+Pb, 5.5 TeV/(N+N)

Dedykowany eksperyment ciężkojonowy na LHC

Cel – poszukiwanie nowego stanu materii – plazmy kwarkowo-gluonowej

Po Wielkim Wybuchu

slide22

77 instytucji

28 krajów

TPC „nasz”detektor

Symulacje, rekonstrukcja,

analiza danych testowych,

zakupy elektroniki

TPC

1/40 centralnego zderzenia Pb+Pb

widziana w ALICE - symulacja

co mo emy zaoferowa
Co możemy zaoferować ?
  • Udział w bardzo ciekawych badaniach podstawowych
  • Przyjazne i poważne traktowanie studentów
  • Wsparcie ekspertów, zapaleńców
  • Możliwość rozwoju naukowego dopasowanego do zainteresowań (analiza danych, hardware,

software)

  • Letnie praktyki za granicą i w IFJ PAN
  • Możliwość dalszej ‘kariery naukowej’ dla utalentowanych i pracowitych studentów
student idealny iii ivr
Student idealny III/IVr
  • Pasja badacza
  • Język angielski
  • Podstawy programowania – C++, FORTRAN
  • Umiejętność pracy w zespole