Oddział Fizyki Jądrowej i Oddziaływań Silnych IFJ PAN

Transkrypt

1 Oddział Fizyki Jądrowej i Oddziaływań Silnych IFJ PAN Bogdan Fornal Główne osiągnięcia Badania eksperymentalne Rozwój aparatury Badania Teoretyczne

2 Ewolucja rozkładu wiekowego pracowników NO2 na przestrzeni ostatnich 10 lat 25 Rok liczba zatrudnionych z podziałem na wiek 0 poniżej powyżej Rok liczba zatrudnionych z podziałem na wiek 0 poniżej powyżej 65

3 1.3 MeV energia stanu wibracyjnego w Sn MeV energia stanu rotacyjnego w uranie 940 MeV masa nukleonu 8 MeV energia separacji nukleonu

4 Osiągnięcia NO2 Badania eksperymentalne

5 zderzenia ciężkich jąder atomowych przy ultrarelatywistycznych energiach zderzenia ultraperyferyczne krakowska specjalność produkcja Ψ(2S) w zderzeniach PbPb produkcja par elektronowych w zderzeniach PbPb

6 Produkcja Ψ(2S) w ultraperyferycznych zderzeniach PbPb Pb+Pb Pb+Pb + (2S) ALICE preliminary s NN =2.76 TeV Konkluzja: efekty jądrowe inaczej wpływają na stan (2S), niż na J/ (1S) M. Kowalski, J. Bartke, J. Figiel, L. Goerlich, E.Gładysz-Dziaduś, A. Matyja, C. Mayer, J. Otwinowski, A.Rybicki, I. Sputowska s( (2S))/s(J/ )

7 Produkcja par elektronowych: gg e + e - w ultraperyferycznych zderzeniach PbPb Pb+Pb Pb+Pb + e + e - s NN =2.76 TeV Konkluzja: oddziaływanie gg przy bardzo wysokich energiach nadal opisywane jest poprawnie za pomocą QED Pb+Pb Pb+Pb + e + e - s NN =2.76 TeV M. Kowalski, J. Bartke, J. Figiel, L. Goerlich, E.Gładysz-Dziaduś, A. Matyja, C. Mayer, J. Otwinowski, A.Rybicki, I. Sputowska

8 Nowa femtoskopia za pomocą efektów elektromagnetycznych badania zderzeń ciężkich jonów za pomocą NA49 przy wysokich energiach (kilkanaście GeV) na akceleratorze SPS w CERN d E system gorącej materii p + p - p + p - p + p - produkcja i rozpad cząstek wzbudzonych (rezonansów) p - p + p - p + p - p + ~ prędkość cząstki Efekty elektromagnetyczne zachodzące w zderzeniach jąder atomowych przy bardzo wysokich energiach niosą informację o czasoprzestrzennej ewolucji tych zderzeń, a więc też o systemie gorącej materii tworzonej w tych zderzeniach A. Rybicki, A. Szczurek, J. Sputowska

9 Badanie reakcji spalacji indukowanej protonami Eksperyment PISA w IKP-FZ Juelich p 197 Au n p n g n n p n Pomiar d 2 σ/dωde dla reakcji p + C, Al, Ni, Ag, Au przy energii od 175 MeV do 2.5 GeV. Najbardziej obszerny i dokładny (w historii dotychczasowych pomiarów procesów spalacji) zbiór danych pomiarowych dla reakcji spalacji indukowanych protonami. Nowy model dynamicznej części reakcji spalacji: Spallation Model with Cascade++ Wprowadzono proces dynamicznej klasteryzacji nukleonów w materii jądrowej. K. Pysz, P. Kulessa et al.

10 E [MeV] Jądrowe rezonanse pigmejskie i gigantyczne stany wzbudzone w jądrze atomowym 20 Stany kolektywne jądra przy wysokich energiach wzbudzenia: np. rezonans pigmejski i rezonans gigantyczny dipolowy skin core n p ground state

11 Przewidywanie teorii dotyczące rezonansu pigmejskiego i gigantycznego dipolowego w jądrze 68 Ni 68 Ni Rb Kr Br Se As Ge Ga Zn 70Zn Cu Ni 68 Co Fe Mn Cr V Ti

12 A. Maj, M. Kmiecik, P. Bednarczyk, J. Grębosz, W. Męczyński, J. Styczeń Kraków-Milano, Phys. Rev. Lett 102, (2009) Obserwacja rezonansu pigmejskiego w jądrze 68 Ni Układ RISING w GSI Darmstadt Wiązka 68 Ni(600 MeV/A), uzyskana we fragmentacji 86 Kr na 9 Be, skierowana była na tarczę 197 Au Widmo kwantów gamma emitowanych ze wzbudzonego 68 Ni FRS+RISING+HECTOR Zaobserwowano O.Wieland et al. Phys. w 68 Rev. Ni Lett wzbudzenie 102, (2009) rezonansu pigmejskiego o znacznie większym nasileniu niż w jądrach stabilnych.

13 Obserwacja rezonansów pigmejskich w jądrze 208 Pb Układ detekcyjny AGATA w LNL INFN Legnaro (Padwa) 17 O (20 MeV/A) Pb w LNL Legnaro Użyto układ detektorów germanowych najnowszej generacji AGATA Zaobserwowano w 208 Pb rezonanse pigmejskie odpowiadające drganiom skóry neutronowej A. Maj, M. Kmiecik, M. Krzysiek, P. Bednarczyk, J. Grębosz, W. Męczyński, J. Styczeń Kraków-Milano, Phys. Rev. Lett 113, (2014) Polska edycja Scientific American: Swiat Nauki, November 2014, Dzwony neutronowe

14 Ewolucja kształtu jądra 69 As ze wzrostem krętu Układ detekcyjny GASP+RFD w LNL INFN Legnaro (Padwa) Reakcja 32 S (95MeV) + 40 Ca 72 Kr 69 As Kształt linii gamma w funkcji kąta detekcji GASP+RFD 1529 Zaobserwowano zmianę kształtu jądra wraz ze wzrostem krętu obracającego się jądra E g t= 72(-45,+55) fs M. Matejska-Minda, P. Bednarczyk, B. Fornal, W. Męczyński, J. Styczeń et al. 69 As

15 Struktura bogatych w neutrony jąder magicznych Ni Układ detekcyjny GAMMASPHERE w Argonne National Laboratory, USA Potwierdzono zamknięcie podpowłoki neutronowej przy N=40 w magicznym jądrze 68 Ni GAMMASPHERE R. Broda, W. Królas, T. Pawłat, J. Wrzesiński B. Szpak, B. Fornal et al.

16 (5) (4) Mikrosekundowy izomer o rekordowo wysokim spinie sferycznym jądrze 206 Bi układ detekcyjny GAMMASPHERE w ANL (USA) (4) (2) (5) (1) (4) (3) (1) (4) (2) (3) (1) (2) (1) (1) (1) (2) core excitations (1) (1) Reakcje głęboko nieelastyczne 76 Ge Pb (1) (1) (1) GAMMASPHERE (2) (1) (2) N. Cieplicka, B. Szpak, B. Fornal, R. Broda et al. Shell model calculations

17 Poszukiwanie efektów łamania symetrii odwrócenia czasu w rozpadzie zimnych neutronów Projekt zrealizowany na spallacyjnym źródle neutronów w instytucie Paula Scherrera, Villigen Wykonano pierwszy i jak dotąd jedyny w świecie pomiar korelacji kierunkowych w rozpadzie swobodnego neutronu. A. Kozela et al. Otrzymano wartości zgodne z Modelem Standardowym oraz z symetrią odwrócenia czasu.

18 Elektryczny Moment Dipolowy Neutronu Projekt realizowany w Instytucie Paula Scherrera, Villigen wykorzystujący nowe spalacyjne źródło neutronów ultrazimnych (deuter w fazie stałej). Metoda Ramsey'a dla neutronów ultrazimnych A. Kozela et al.

19 Osiągnięcia NO2 Rozwój aparatury badawczej

20 PARIS kalorymetr wysokoenergetycznych kwantów gamma najnowszej generacji element układu detektor phoswich klaster układ docelowy Pomysł projektu i koordynacja projektu: Adam Maj Projekt skupia fizyków, inżynierów i techników z 18 krajów 42 instytucji naukowych

21 Recoil Filter Detector RFD detektor do detekcji jąder odrzutu po reakcji fuzji zbudowany w IFJ PAN i zainstalowany w LNL di Legnaro INFN (Padwa) W. Męczyński, P. Bednarczyk, J, Styczeń, M. Ziębliński et al

22 Advanced Gamma Tracking Array AGATA układ detektorów germanowych najnowszej generacji budowany w szerokiej współpracy europejskiej; w IFJ PAN zbudowano interfejs AGAVA do układu AGATA element układu klaster 7 Ge AGATA demonstrator układ docelowy AGAVA W. Męczyński, J. Grębosz, P. Bednarczyk, A. Czermak, B. Dulny, B. Sowicki, M. Ziębliński

23 Cyclotron PROTEUS-235 Layout of the beam delivery at CCB Experimental hall Eye therapy room Gantries for whole body therapy Energy selector

24 HECTOR układ do detekcji kwantów gamma o wysokich energiach zbudowany we współpracy IFJ PAN Univ. i INFN Milano A. Maj. M. Kmiecik, B.Sowicki, B. Wasilewska, M. Ziębliński

25 KRATTA (Kraków Triple Telescope Array) układ do detekcji lekkich cząstek naładowanych (zbudowany w IFJ PAN) Photodiodes triple telescope CsI 2.5 cm CsI 12.5 cm J. Łukasik, P. Pawłowski

26 HECTOR sprzężony z układem KRATTA Testy układu HECTOR-KRATTA na wiązce protonów w CCB: październik 2014, grudzień 2015 tarcza HECTOR KRATTA M. Kmiecik, A. Maj, M. Ciemała, B. Sowicki, B. Wasilewska, M. Ziębliński J. Łukasik, P. Pawłowski

27 Instalacja detektora BINA na CCB (po sprowadzeniu go z KVI Groningen (Holandia)) Współpraca z: Universytetem Jagiellońskim (S. Kistryn główny negocjator), Uniwersytetem Śląskim (E. Stephan), KVI Groningen (N. Kalantar) A. Kozela, I. Ciepał

28 Wkład w budowę i obsługę detektora ALICE Projektowanie i symulacje głównego detektora śladowego ALICE Komory Projekcji Czasowej (TPC) TPC Kalibracja detektora wiedza ekspercka M. Kowalski, J. Bartke, J. Figiel, L. Goerlich, E.Gładysz-Dziaduś, A. Matyja, C. Mayer, J. Otwinowski, A.Rybicki, I. Sputowska CASTOR Centauro And STrange Object Research Dedykowany dla ALICE, umieszczony w CMS Projekt oparty na opracowanej przez nas nowej sygnaturze egzotycznych stanów materii (QGP, strangelety, monopole magnetyczne )

29 Osiągnięcia NO2 Badania na polu teorii

30 Ekskluzywna produkcja bozonu Higgsa w kanale bb pierwsze i jedyne na świecie obliczenie tła zaproponowano jak zwiększyć stosunek sygnału do tła za pomocą cięć kinematycznych A. Szczurek, R. Maciuła, W. Schafer

31 Inkluzywna produkcja bozonu Higgsa w kanale gg uwzględniono emisje z drabiny gluonowej pp H gg porównano eksperymentalne i teoretyczne rozkłady w pędzie poprzecznym bozonu Higgsa pp H gg A. Szczurek, R. Maciuła

32 Ekskluzywna produkcja wektorowych kwarkonii uwzgledniono funkcje falowe cc i efekty absorpcyjne wykonano najbardziej zaawansowane na świecie obliczenia w ramach QCD uzyskano opis danych eksperymentalnych LHCb pod warunkiem włączenia efektów nieliniowych A. Szczurek, W. Schafer, A. Cisek

33 Podwójna produkcja cząstek powabnych przewidziano potężne efekty rozpraszania dwukrotnego dl produkcji cccc wykonano najlepsze na świecie obliczenia dla mechanizmu jednopartonowego A. Szczurek, R. Maciuła, W. Schafer, A. van Hameren

34 Podwójna produkcja cząstek powabnych (pary DD) A. Szczurek, R. Maciuła dane LHC potwierdziły przewidywania ogromnie ważne np. dla ICECUBE

35 Przejście Jacobiego i Poincarego w 142 Ba w modelu LSD Jacobi Poincare Przewidziano (po raz pierwszy) istnienie tzw. przejścia kształtu Poincare przy bardzo wysokich spinach, tzn. od kształtów Jacobiego typu cygaro do kształtów typu gruszki K. Mazurek, J. Dudek, A. Maj et al.

36 Okołoprogowa klasteryzacja wytłumaczenie w ramach modelu powłokowego w kontinuum Be+a 12 C He+ 4 He 8 Be Okołoprogowa klasteryzacja jest wynikiem współzawodnictwa pomiędzy wewnętrznym mieszaniem konfiguracji poprzez oddziaływanie i mieszaniem konfiguracji zewnętrznych poprzez kanały rozpadu. J. Okołowicz (we współpracy z: M. Płoszajczak (GANIL, France) i W. Nazarewicz (ORNL, USA)

37 Atomy antyprotonowe helu Dyfuzja anomalna z długimi skokami w środowiskach niejednorodnych czas połowicznego rozpadu 1 ms. Doskonała sonda do badania struktury nadciekłego helu. Obliczono przesunięcia i poszerzenia linii rezonansowych w atomach phe - + utworzonych w gazowym, ciekłym, nadciekłym i stałym helu. A. Adamczak et al. Proces dyfuzji silnie zależy nie tylko od długości skoków i czasu oczekiwania, ale także od struktury środowiska. T. Srokowski

38 Perspektywy Dostępne staną się wiązki jąder radioaktywnych o wysokiej intensywności: SPES w LNL Legnaro, SPIRAL2 w GANIL Caen, FAIR w Darmstadt, FRIB w MSU (USA). Pozwolą one na prowadzenie pionierskich badań: o o struktury jąder bogatych w neutrony z obszaru, gdzie przebiega ścieżka procesu r. efektów izospinowych w reakcjach jądrowych Wykorzystana będzie pełna energia LHC do zbadania subtelnych własności plazmy kwarkowo-gluonowej Będą trwały prace nad wyprowadzeniem oddziaływania nukleon-nukleon z QCD oraz rozwojem metod obliczeniowych ab initio celem jest jak najbardziej pełny opis struktury jądra oparty na oddziaływaniach fundamentalnych. Interpretacja danych z ALICE przy najwyższej energii LHC wymagała będzie najbardziej wyrafinowanych obliczeń QCD, na co jesteśmy gotowi.