Temat 2. BADANIA EKSPERYMENTALNE I TEORETYCZNE W ZAKRESIE FIZYKI JĄDROWEJ I ODDZIAŁYWAŃ SILNYCH

Transkrypt

1 Temat 2. BADANIA EKSPERYMENTALNE I TEORETYCZNE W ZAKRESIE FIZYKI JĄDROWEJ I ODDZIAŁYWAŃ SILNYCH Prace eksperymentalne w tej dziedzinie prowadzone były w Zakładach NZ22, NZ23 oraz NZ24 a teoretyczne w Zakładach NZ21 i NZ41. Wyniki badań w tym temacie zaowocowały w 2015 r. 124 publikacjami w czasopismach objętych wykazem Journal Citation Reports (JCR). BADANIA EKSPERYMENTALNE Badanie oddziaływań jądrowych w obszarze niskich i pośrednich energii Zakład 24 zadanie 1. Mechanizm reakcji jądrowych i produkcja mezonów w zderzeniach hadronów A. Mechanizm reakcji jądrowych 1. Badanie mechanizmu reakcji w zderzeniach ciężkich jonów: 1.1 badanie procesu multifragmentacji jąder atomowych; FAZA w ZIBJ, Dubna. 1.2 badanie reakcji spalacji tarcz C, N, O, Fe, Au, Hg wywołanej protonami (analiza danych z eksperymentu PISA w FZ Jülich). 1.3 badanie zależności energii symetrii od gęstości (współpraca ASY-EOS w GSI, Darmstadt oraz współpraca z ośrodkami w RIKEN, Japonia i MSU w USA) 2. Badanie struktury jądra i mechanizmu reakcji w zderzeniach lekkich jąder z powłoki p: 2.1 procesy wielostopniowej wymiany klastrów w reakcjach na lekkich jądrach, badanie zależności energetycznej oddziaływań jądrowych, badanie procesów wymiany ładunkowej (eksperymenty na cyklotronie ŚLCJ w Warszawie). 2.2 astrofizyka jądrowa niskich energii (eksperymenty na cyklotronie ŚLCJ w Warszawie i cyklotronie w Astanie, Kazachstan). 2.3 badania mechanizmów reakcji jądrowych przy pośrednich energiach oraz struktur egzotycznych jąder (eksperyment ACCULINA w ZIBJ) eksperymentalne badanie widm egzotycznych lekkich jąder (wspólnie z ZIBJ- Dubna, GANIL- Caen) Ad Sfinalizowano pracę przy modelu oddziaływań proton-jądro przy energiach pocisku rzędu GeV z uwzględnieniem dynamicznej klasteryzacji wzbudzonej materii jądrowej, wyniki opublikowano w monografii K. Pysz Experimental and Theoretical Studies of Proton Induced Nuclear Spallation, wyd. IFJ PAN. - Przygotowano podstawy do systemu odczytu i analizy sygnału z detektora słomkowego do precyzyjnego pomiaru śladu i strat energii cząstek. Ad 1.3 W eksperymencie ASY-EOS zmierzono pływ eliptyczny neutronów i lekkich cząstek naładowanych w reakcjach Au+Au, Zr+Zr i Rb+Rb przy energii wiązki 400 Mev/nukleon z użyciem detektora LAND. Ad 2.1 Zmierzono rozkłady kątowe w rozpraszaniu elastycznym oraz prowadzącym do wybranych 13

2 stanów wzbudzonych jąder 15 N i 11 B, przy energii wiązki ( 14 N) 80 MeV. Otrzymane dane zostały zanalizowane w ramach formalizmu Modelu Optycznego oraz Kanałów Sprzężonych. Ad 2.2 Zmierzono i przeanalizowano w modelu Kanałów Sprzężonych różniczkowe przekroje czynne na rozpraszanie elastyczne oraz nieelastyczne w reakcji 7 Li(d,t) 6 Li w zakresie kątów 7 do 169, dla energii wiązki deuteronów 25 MeV. Ad 2.3 Wykonano szereg eksperymentów z pomocą nowatorskiej komory detektora OTPC, którego głównym zastosowaniem jest detekcja rzadkich rozpadów egzotycznych nuklidów, w szczególności radioaktywności protonowej. W ośrodkach badawczych (MSU, GSI, CERN) badano.in. strukturę jąder 6 He, 31 Ar, 60 Ge. Ponadto, podczas pomiarów w MSU, dokonano obserwacji 4 przypadków jądra 59 Ge, co stanowi pierwszą obserwację tego izotopu. Uruchomiono kompleks nowego separatora ACCULINNA-2 w Laboratorium Reakcji Jądrowych, ZIBJ w Dubnej, jako końcowa części realizacji kilkuletniego projektu ACCULINNA-2. : Ad 1.4 W ramach programu badań energii symetrii z wykorzystaniem komory TPC SPiRIT oraz spektrometru SAMURAI zbudowano w IFJ PAN nowy system trygerujący KATANA i przeprowadzono jego testy na wiązce w RIKEN, Japonia. Opublikowano w 2015 roku 11 artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR z tego zadania. Mechanizm reakcji jądrowych i produkcja mezonów w zderzeniach hadronów B. Produkcja mezonów w zderzeniach hadronów 1. Produkcja mezonów w zderzeniach jądrowych; pomiary poświęcone strukturze i oddziaływaniu mezonów (eksperymenty: GEM w FZ Jülich, eksperyment WASA na synchrotronie COSY w FZ Jülich, Niemcy, współpraca z IF UJ 2. Poszukiwanie efektów łamania symetrii odwrócenia czasu w rozpadzie swobodnych neutronów (współpraca w Instytucie Paula Scherrera PSI). 3. Poszukiwanie efektów działania siły 3-ciałowej w reakcji breakup u d(p,pp)x. (eksperyment w KVI, Groningen w Holandii) 4. Precyzyjny pomiar kształtu widma elektronów w dozwolonym rozpadzie jądrowym beta (eksperyment Mini Beta w Katholieke Universiteit, Leuven w Belgii) Ad 1. Badano produkcję pary mezonów π0 w reakcji rozpraszania deuteronów o energii 1150 MeV na tarczy protonowej. Otrzymany wynik nie wskazuje na znaczący wzrost przekroju czynnego dla małych względnych energii pionów (ABC effekt). : Ad 2. PSI: Po raz pierwszy w świecie zaobserwowano sygnał echa spinowego w układzie spolaryzowanych neutronów ultrazimnych. Technikę tą zastosowano do badania rozkładu prędkości tych neutronów. Rozpoczęto pomiar elektrycznego momentu dipolowego z czułością nieosiągniętą jeszcze w żadnym innym eksperymencie. 14

3 Ad 3. KVI: Bazując na danych zabranych w 2011 roku w KVI, Groningen, otrzymano zestaw około 2000 wartości przekrojów czynnych dla reakcji breakupu pd i dd przy energii wiązki 160 MeV. Wartości te zostały skonfrontowane z przewidywaniami różnych modeli teoretycznych stosowanych do opisu reakcji kilkunukleonowych. Opublikowano w 2015 roku 12 artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR z tego zadania. Zakład 22 zadanie 2. Ewolucja własności jąder w funkcji temperatury, spinu i izospinu 1. Identyfikacja stanów yrastowych w jądrach bogatych w neutrony z okolicy 48 Ca, 64 Ni, 70 Zn, 76 Ge, produkowanych w reakcjach głęboko nieelastycznego rozpraszania na tarczach 197 Au, 208 Pb i 238 U 2. Spektroskopowe badania stanów z liczbą seniority 4 i 5 w parzystych i nieparzystych izotopach Sn o masach A= , produkowanych w procesach rozszczepienia jądra złożonego 3. Badanie statystycznych własności w rozpadzie stanu izomerycznego 49/2 + w jądrze 147 Gd 4. Pomiary rozpadu gamma stanów izomerycznych w jądrach neutrono-nadmiarowych wzbudzanych w procesach głęboko nieelastycznych i w rozpadach beta wiązek radioaktywnych 5. Zmierzono rozkłady kątowe w rozpraszaniu elastycznym oraz prowadzącym do wybranych stanów wzbudzonych jąder 15 N i 11 B, przy energii wiązki ( 14 N) 80 MeV. Otrzymane dane zostały zanalizowane w ramach formalizmu Modelu Optycznego oraz Kanałów Sprzężonych. 6. Ad Zmierzono i przeanalizowano w modelu Kanałów Sprzężonych różniczkowe przekroje czynne na rozpraszanie elastyczne oraz nieelastyczne w reakcji 7 Li(d,t) 6 Li w zakresie kątów 7 do 169, dla energii wiązki deuteronów 25 MeV. 8. Ad Wykonano szereg eksperymentów z pomocą nowatorskiej komory detektora OTPC, którego głównym zastosowaniem jest detekcja rzadkich rozpadów egzotycznych nuklidów, w szczególności radioaktywności protonowej. W ośrodkach badawczych (MSU, GSI, CERN) badano.in. strukturę jąder 6 He, 31 Ar, 60 Ge. 10. Ponadto, podczas pomiarów w MSU, dokonano obserwacji 4 przypadków jądra 59 Ge, co stanowi pierwszą obserwację tego izotopu. 11. Uruchomiono kompleks nowego separatora ACCULINNA-2 w Laboratorium Reakcji Jądrowych, ZIBJ w Dubnej, jako końcowa części realizacji kilkuletniego projektu ACCULINNA-2. Prowadzono pomiary spektroskopowe na wiązkach stabilnych i radioaktywnych jonów oraz analizowano dane z tych eksperymentów. Do opisu otrzymanych wyników stosowano modele teoretyczne. Ad 6. Kontynuowano badania pigmejskich rezonansów dipolowych w jądrach tarcz 124 Sn i 90 Zr, wzbudzanych w reakcji nieelastycznego rozpraszania wiązki 17 O. Widma gamma mierzono w spektrometrach AGATA i HECTOR+. Jednoczesna rejestracja pocisków 17 O w detektorze krzemowym TRACE, pozwoliła wyeliminować tło promieniowania ze słabo związanych jąder wiązki. Analiza przekrojów czynnych oraz rozkładów kątowych promieniowania wskazuje na izoskalarny charakter badanych rezonansów. Określono niewielkie (4-6%) nasilenie rozładowujących je przejść E1. Multitude of 2+ discrete states in 124 Sn observed via the ( 17 O, 17 O' γ) reaction: Evidence for pygmy 15

4 quadrupole states, L. Pellegri et al.; Phys.Rev. C 92, (2015), 1 - and 2 + discrete states in 90 Zr populated via the ( 17 0, 17 0'γ) reaction, F.C.L. Crespi et al., Phys.Rev. C 91, (2015). Ad 4. W neutrononadmiarowych izotopach cyny: 119,121,123,125 Sn, produkowanych w reakcjach fuzjirozszczepienia, zidentyfikowano szereg nowych, wysokospinowych poziomów wzbudzonych. Obliczenia teoretyczne oparte na modelu powłokowym zgadzają się z uzyskanymi rezultatami eksperymentalnymi. Zmierzone prawdopodobieństwa przejść ze stanów izomerycznych wykazują regularny trend z minimum dla 123 Sn, co wskazuje na połowiczne zapełnienie powłoki neutronowej w tym jądrze High-spin shell model states in neutron-rich Sn isotopes, Ł.W. Iskra, et al J. Phys. Conf. Ser., 580, (2015). Ad 7. Badano stany wysokospinowe w rezyduum ewaporacji- 49 V, rejestrowanym w detektorze RFD w koincydencji z promieniowaniem gamma. Zidentyfikowano terminację pasm rotacyjnych przy spinach 27/2 - i 31/2 +. Wyniki potwierdzają przewidywania modelu powłokowego. High-spin states and band terminations in 49 V, D. Rodrigues et al Phys. Rev. C, 92, (2015). Opublikowano z tego zadania w 2015 roku 33 artykuły w czasopismach wyróżnionych w JCR. Zakład NZ22, NZ24 Zadanie 3. Prace badawczo-rozwojowe nowych technik detekcji dla fizyki jądrowej 1. Projektowanie i budowa układu do detekcji wysokoenergetycznego promieniowania gamma PARIS, testy prototypowych detektorów scyntylacyjnych 2. Symulacje optymalnej geometrii układów pomiarowych oraz instalacja detektora jąder odrzutu (RFD) w połączeniu ze spektrometrami promieni gamma (EXOGAM2, AGATA, PARIS, GALILEO, EAGLE) dla eksperymentów na wiązkach radioaktywnych (SPIRAL2) i stabilnych (współpraca z GANIL Caen, IPN Orsay i LNL Legnaro, ŚLCJ Warszawa) 3. Prototypowanie elektroniki odczytu dla nowych detektorów scyntylacyjnych (LaBr3) oraz detektorów diamentowych czułych na pozycje (współpraca z GSI, GANIL, Uniwersytetem w Mediolanie, Uniwersytetem w Huelvie i Uniwersytetem w Valencji) 4. Rozwój zintegrowanych systemów detekcyjnych z wykorzystaniem dedykowanych układów mikroelektronicznych typu ASIC oraz programowanych macierzy FPGA (współpraca z GSI- FAIR, Darmstadt) Projektowanie układów detekcyjnych i testowanie różnych typów detektorów promieniowania, opracowanie elektroniki odczytu i algorytmów opracowania danych pomiarowych. Ad 1. Testowano układ klastra złożonego z 9 detektorów typu phoswich LaBr3/NaI, dla spektrometru PARIS, naświetlanego wysokoenergetycznymi fotonami gamma. Wyniki prowadzą do optymalizacji algorytmu rejestracji promieniowania w klastrze, w modzie singlowym i sumacyjnym. The PARIS cluster coupled to the BaFPro electronic module: data analysis from the NRF experiment at the gamma ELBE facility, B.Wasilewska et al., J. Phys. Conf. Ser., 620 (2015) Ad2. 16

5 Opracowano i zweryfikowano warianty włączenia detektora RFD do systemu detektorów promieniowania gamma i cząstek - GALILEO w LNL, Legnaro. Stworzono projekt wykonawczy instalacji. Ad3. Opracowano i testowano moduł uniwersalnego cyfryzatora impulsów oraz optymalizowano algorytmy do analizy czasowej sygnałów z szybkich detektorów scyntylacyjnych. W wykonanym pomiarze koincydencyjnym osiągnięto zadowalające wyniki rozdzielczości czasowej na poziomie półszerokości piku poniżej 1ns. A New Front-End High-Resolution Sampling Board for the New-Generation Electronics of EXOGAM2 and NEDA Detector,,F.J. Egea et al., IEEE T. Nucl. Sci., (2015). Ad 4 Wykonano testy prototypu systemu detekcyjnego dla eksperymentu PANDA (GSI-FAIR, Darmstadt) wykorzystującego układy FPGA w czasie rzeczywistym, osiągając zakładane energetyczne i czasowe zdolności rozdzielcze. Opublikowano 1 pracę w czasopiśmie wyróżnionym w JCR oraz jedną w wydawnictwie z konferencji międzynarodowej. Zakład NZ22, NZ24 Zadanie 4. Badania z fizyki jądrowej na wiązce protonów cyklotronu Proteus Poszukiwanie efektów działania siły 3-ciałowej w rozpraszaniu elastycznym p+d i w reakcji breakup u d(p,pp)x, z wykorzystaniem detektora BINA 2. Badanie kolektywnych wibracji jądra atomowego wzbudzanych w reakcjach z wiązką protonów 3. Przeprowadzenie eksperymentów dyskretnej spektroskopii gamma 4. Badanie głęboko położonych jądrowych stanów jednocząstkowych za pomocą reakcji (p,2p) 5. Prowadzenie testów różnych układów detekcyjnych na wiązce Ad 1 Mikroskopowe pochodzenie sił 3-ciałowych jest w ostatnich latach przedmiotem intensywnej aktywności na polu teorii oraz eksperymentu. Układem detekcyjnym na CCB jest BINA. Ad 2 Rozpoczęto badania rozpadu gamma gigantycznego rezonansu kwadrupolowego wzbudzanego w jądrze 208 Pb. Aparatura badawcza to HECTOR i PARIS do pomiaru wysokoenergetycznych kwantów gamma oraz układ KRATTA do badania cząstek naładowanych. Ad 3 Celem zadania jest systematyczne spektroskopowego badanie reakcji jądrowych, które będą zachodziły w ciele człowieka podczas protonoterapii. Ten program badawczy ma aplikacyjny charakter. Aparatura badawcza składa się z układu detektorów germanowych (HPGe) w osłonach antykomptonowskich. Ad 4 W procesie (p,2p) może dojść do wybicia protonu znajdującego się na głęboko położonym stanie jednocząstkowym, prowadzącego do wysoko wzbudzonego stanu dziurowego w nuklidzie, który posiada o jeden proton mniej niż jądro tarczy. W CCB możliwe będą pomiary rozpadu takich stanów w wyniku połączenia techniki detekcji dwóch protonów (detektor KRATTA) emitowanych pod wzajemnym kątem bliskim 90 stopni, w koincydencji z kwantami gamma (HECTOR), których widma pozwolą określić przekrój czynny na końcowe produkty reakcji. Ad 5 17

6 Komitet IAC CCB zarekomendował przeprowadzenie w 2015 r. testów oraz kalibracji modułów układu detekcyjnego CALIFA, budowanego na potrzeby eksperymentów w ośrodku FAIR w Darmstadt (Niemcy). Ad 1 Przygotowywano układ kriogenicznej tarczy deuteronowej do badań dynamiki oddziaływań jądrowych w rozpraszaniu protonów na tarczy deuteronowej. Ad 2 Przeprowadzono na wiązce protonów o energii 80 MeV pierwszy pełny pomiar rozpadu gamma stanów wzbudzanych w jądrze tarczy 208 Pb w rozpraszaniu nieelastycznym protonów. Wysokoenergetyczne kwanty gamma rejestrowane były za pomocą układu HECTOR pracującego w koincydencji z systemem KRATTA, który pozwalał z kolei na detekcję pełnej energii rozproszonych protonów jak i kąta rozproszenia. Ad 3. Prowadzono analizę widm promieni gamma rejestrowanych przez detektor Ge w osłonie antykomptonowskiej, w naświetlaniu protonami tarcz biogenicznych: węglowej i pleksiglasowej. Celem tego eksperymentu była ocena możliwości precyzyjnej identyfikacji pozycji piku Bragga w trakcie hadronoterapii. Wykonano symulacje kształtu linii spektralnej o energii 4.44 MeV, pochodzącej ze wzbudzenia jądra 12 C. Zaproponowano interpretację obserwowanego poszerzenia Dopplerowskiego tej linii. K. Rusiecka, et al. World Journal of Nuclear Science and Technology, 6, (2016) Ad 4 Przeprowadzono symulacje oraz zaproponowano testowy pomiar. Ad 5 Testowane były detektory scyntylacyjne typu LaBr3 oraz typu phoswich LaBr3-LaCl3 i LaBr3- NaI, które będą wchodziły w skład układów detekcyjnych R3B w FAIR (Niemcy). Przeprowadzono pomiar funkcji odpowiedzi wspomnianych wyżej scyntylatorów na naświetlanie protonami. Wyniki opublikowano w pracy: E. Nácher et al, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 769 (2015) W 2015 r opublikowano 1 pracę w czasopiśmie JCR, jedna została przyjęta do druku i ukazała się w 2016 r.; wyniki przedstawiono na międzynarodowych konferencjach. Badanie oddziaływań jądrowych w obszarze wysokich energii Zakład 23 zadanie 5. Oddziaływania relatywistycznych jonów przy energiach SPS i LHC - eksperymenty NA49 i ALICE Celem zadania jest badanie zderzeń relatywistycznych jąder ołowiu i protonów przy energiach SPS i LHC, prowadzące do uzyskania informacji o gęstej i gorącej materii jądrowej. 1. Eksperyment NA49 na akceleratorze SPS w CERN: a. badanie efektów elektromagnetycznych w zderzeniach jąder ołowiu przy energiach SPS b. badanie efektów hamowania (stopping) w gęstej materii jądrowej c. badanie zderzeń hadronów z protonami i jądrami przy podobnych energiach, kontynuacja analizy danych. 18

7 2. Eksperyment ALICE na akceleratorze LHC w CERN: a) zbieranie danych w eksperymencie ALICE, b) badanie zderzeń ultraperyferycznych, c) badania korelacji w zderzeniach Pb+Pb, d) badania produkcji neutralnych mezonów η, e) badanie charakterystyk cząstek produkowanych w zderzeniach jądro-jądro f) prace przy modernizacji (upgrade) eksperymentu Współpraca NA49 Kontynuowano analizę danych zebranych przez współpracę NA49 w kierunku badania efektów elektromagnetycznych. Współpraca ALICE Po przerwie technicznej Wielkiego Zderzacza Hadronów wznowiono zbieranie danych w zderzeniach proton-proton i jądro-jądro przy energii dwukrotnie wyższej niż poprzednio. Prowadzono także prace symulacyjne na potrzeby modernizacji Komory Projekcji Czasowej po roku Produkcja czastki Ψ(2S) oraz par elektronowych w zderzeniach Pb+Pb przy energii S NN 2.76 TeV. Ultraperyferyczne oddziaływania relatywistycznych jąder atomowych dają unikalną możliwość badania oddziaływań dwufotonowych. W roku 2015 eksperyment ALICE uzyskał ciekawe wyniki dotyczące produkcji par elektronowych oraz produkcji cząstki Ψ(2S) w takich właśnie oddziaływaniach. Wyniki dotyczące produkcji stanu Ψ(2S) pokazuja, że modele słabo opisują jego produkcję, a sytuacja jest daleka od zrozumienia. Wskazują również, ze efekty jądrowe inaczej wpływają na stan Ψ(2S) niż na J/Ψ(1S). Produkcja par elektronowych w zderzeniach ultraperyferycznych została porównana z modelem STARLIGHT, który opisuje ją wystarczająco dobrze. Wyniki zostały opublikowane, a konwenorem grupy UPC, która je otrzymała, jest dr Ch. Mayer z IFJ PAN Współpraca ALICE opublikowała z udziałem fizyków z IFJ PAN w 2015 roku 24 artykuły w czasopismach wyróżnionych w JCR oraz współpraca NA49 1 pracę. Uzyskane wyniki przedstawiano także na międzynarodowych konferencjach. BADANIA TEORETYCZNE Zakład 21 zadanie 6. Badanie struktury i dynamiki układów wielu ciał A. Fizyka jądrowa 1. Model powłokowy ze sprzężeniem do kontinuum: zastosowania do opisu struktury jądra i reakcji jądrowych (we współpracy z GANIL) 2. Badanie atomów i molekuł egzotycznych 3. Procesy stochastyczne, dyfuzja i zjawiska nieliniowe 4. Badania własności plazmy kwarkowo-gluonowej 5. Produkcja mezonów, cząstek elementarnych oraz par leptonów i mezonów w zderzeniach ultrarelatywistycznych ciężkich jonów. Wykonano badania przyprogowych korelacji neutronów przy użyciu modelu powłokowego 19

8 ze sprzężeniem do kontinuum (SMEC). Badano zależność czynników spektroskopowych od energii separacji protonu/neutron. Przeprowadzono symulacje Monte Carlo procesów transferu mionu z atomu pµ do atomów o liczbie atomowej Z>5 dla eksperymentu RIKEN-RAL, mającego na celu wyznaczenie promienia struktury elektromagnetycznej protonu metodą spektroskopii laserowej. Kontynuowano pracę nad kalibracją i oceną przydatności jądrowych funkcjonałów gęstości z oddziaływaniami typu N3LO, otrzymanymi w szóstym rzędzie rachunku zaburzeń. Otrzymano pierwszą parametryzację nowego modelu. Kontynuowano prace nad opisem GDR szczególnie dla 88 Mo poprzez uwzględnienie gęstości poziomów jednocząstkowych wyliczanych z potencjału Woodsa-Saxona dla poszczególnych kształtów jądra. Wykonano badania dla jąder złożonych 80 Zr i 81 Rb. Badano egzotyczne kształty jąder poprzez obliczenia energii makroskopowych dla spinów hbar dla jąder parzysto-parzystych Z= Wyliczono wysokości barier na rozszczepienie dla poszczególnych spinów. Policzono rozkłady mas i ładunków produktów rozszczepienia, krotności emitowanych cząstek w zależności od różnych energii wzbudzenia i układów pocisk-tarcza. Prowadzono prace nad rozwinięciem teorii przesunięcia Goos-Hänchen. Otrzymano pierwszą parametryzację nowego modelu ewolucji własności jąder w funkcji temperatury, spinu i izospinu. Pokazano, że relaksacja do stanu stacjonarnego to: w przypadku liniowym - forma Mittag-Lefflera, a nieliniowym wykładnicza. Opublikowano w 2015 roku 5 artykułów dotyczących tego zadania w czasopismach wyróżnionych w JCR. zadanie 6. Badanie struktury i dynamiki układów wielu ciał B. Fizyka hadronów Badanie mechanizmów produkcji cząstek w zderzeniach elementarnych hadronów i w zderzeniach nukleon jądro atomowe. Ekskluzywna produkcja mezonów lub par mezonów w zderzeniach proton-proton. Metody matematyczne Obliczono całkowite i różniczkowe przekroje czynne na produkcję ciężkich kwarków i mezonów w zderzeniach dyfrakcyjnych proton-proton uwzgledniając fragmentację kwarków do mezonów. Zbadano wkład fotoprodukcji w produkcję par naładowanych pionów w procesie ekskluzywnym. Przedstawiono amplitudę procesu w modelu tensorowym, zgodnym z teorią pola. Obliczono różniczkowe przekroje czynne dla reakcji p p p p H + H - dla eksperymentów na LHC i FCC z dokładną kinematyką, uwzgledniając fuzję dwóch fotonów. Wyniki porównano z obliczeniami metody równoważnych fotonów. Obliczono przekroje czynne na produkcję mezonów powabnych i niefotonowych elektronów dla kinematyki RHIC-a w ramach podejścia kt-faktoryzacji. Zbadano korelację pęków cząstek odległych w rapidity w podejsciu kt-faktoryzacji. Porównano metody kolinearną i kt-faktoryzacji produkcji par naładowanych leptonów poprzez fuzję dwóch fotonów. Uwzględniono cztery klasy procesów w zależności czy proton przeżywa proces czy podlega dysocjacji. Przeanalizowano role danych wejściowych do równań ewolucji w podejściu kolinearnym. Porównano wyniki obliczeń dla różnych modeli funkcji struktury w podejściu kt-faktoryzacji. 20

9 Po raz pierwszy na świecie wykonano obliczenia inkluzywnej produkcji dwóch par $c \bar c$ w ramach podejścia kt-faktoryzacji używając nieprzecałkowanych rozkładów Kimbera-Martin- Ryskina. Wyliczono szereg różniczkowych rozkładów. Wyniki porównano z wynikami obliczeń w podejściu kolinearnym. Opublikowano 11 artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR. Zakład 41 zadanie 7. Badania teoretyczne struktury materii w powiązaniu z obecnymi i przyszłymi eksperymentami Celem prac jest poznanie własności oddziaływań silnych i słabych oraz cząstek elementarnych im podlegających. Badane było powiązanie przewidywań teoretycznych z danymi doświadczalnymi. Przeprowadzono interpretację i analizę obserwowanych zjawisk, np. łamania symetrii CP w oddziaływaniach słabych, czy korelacji w oddziaływaniach ciężkich jonów. Badane było zastosowanie modeli hydrodynamicznych do opisu zderzeń jądrowych o najwyższych energiach na akceleratorach RHIC i LHC poprzez opis fluktuacji w modelu hydrodynamiki relatywistycznej z lepkością i przez analizę mechanizmu termalizacji na wczesnym etapie zderzenia. Nowe wyniki eksperymentalne z Jefferson Laboratory i KEK posłużyły do analizy efektów wielokanałowych oddziaływań w stanach końcowych dla hadronów z rozpadów D i z procesów fotoprodukcji. Produkcja ciężkich kwarków i bozonów pośredniczących w zderzeniach proton-proton na LHC została wykorzystana jako test modeli produkcji dyfrakcyjnej. W powiązaniu z planowanymi eksperymentami z użyciem lasera na swobodnych elektronach przebadane zostały procesy wielokrotnej jonizacji w silnych polach elektromagnetycznych. Kontynuowana była analiza oddziaływań lekkich mezonów za pomocą relacji dyspersyjnych z wbudowaną symetrią skrzyżowania. Badano podwójne rozkłady partonowe pionu w modelu rozwinięcia funkcji falowej na stożku świetlnym. Pracowano nad analitycznym modelem fluktuacji podłużnych w początkowej fazie zderzeń ultra-relatywistycznych. Badano równania relatywistycznej hydrodynamiki oraz współczynników transportu w opisie materii produkowanej na RHIC i LHC i ich zastosowanie w analizie silnych anizotropii w przestrzeni pędów. Badano tempo termalizacji i hydrodynamizacji plazmy kwarkowo-gluonowej. Analizowano rozpraszanie wielopartonowe w zderzeniach LHC z uwzględnieniem rozkładów dwupartonowych i ich ewolucji QCD w opisie procesów rozpraszania dwupartonowego. Badano rozkłady ładunków w płaskich układach o symetrii osiowej w zewnętrznym polu lub z geometrią dysku oraz tworzenie heksagonalnych sieci dla skończonej liczby ładunków. Prowadzono analizę oddziaływań lekkich mezonów za pomocą relacji dyspersyjnych z symetrią skrzyżowania. Analizowano rozpady mezonów D z eksperymentów Belle i BaBar na trzy kaony. Opracowywano amplitudy fotoprodukcji mezonów egzotycznych dla detektora GlueX. Wyznaczono współczynniki kinematyczne lepkości objętościowej i dynamicznej dla plazmy Yanga-Millsa. Pokazano, że podwójne rozkłady partonowe pionu spełniają reguły sum współzmienniczości lorentzowskiej. Opisano korelacje zmierzone na zderzaczu LHC oraz skręcenie płaszczyzn przepływu 21

10 harmonicznego pomiędzy obszarami oddalonymi w rapidity. Udowodniono zgodność płaskich rozkładów ładunków z modelem pierścieni Thomsona. Uzyskano analityczną formę dla rozkładu ładunków w zewnętrznym polu sił. Utworzono zestaw amplitud oddziaływań pion-pion spełniających warunek symetrii skrzyżowania. Utworzono zestaw amplitudy słabych i silnych dla rozpadów mezonów D na trzy kaony, zbadano łamanie symetrii CP. Skonstruowano amplitudy Bornowskie dla fotoprodukcji mezonów izowektorowych. Utworzono równania relatywistycznej hydrodynamiki plazmy kwarkowogluonowej i zastosowano do opisu produkcji dileptonów, fotonów oraz ciężkich botomoniów. Przebadano procesy wielokrotnej jonizacji w silnych polach elektromagnetycznych z użyciem lasera na swobodnych elektronach. Badania prowadzono we współpracy zagranicznej: z ZIBJ Dubna, Uniwersytetem w Hamburgu i DESY, z Uniwersytetem w Grenadzie, z Uniwersytetem w Coimbrze, z Uniwersytetem w Bańskiej Bystrzycy, z LPNHE Uniwersytetu P. i M. Curie w Paryżu (w ramach umowy z IN2P3), Instytutem Badań Jądrowych w Rež koło Pragi. Opublikowano 25 artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR. 22