Czy neutrina sa rzeczywiście bezmasowe? (Pontecorvo) Bo gdyby nie były, to mogłyby oscylować.. Rozważmy dwa pokolenia neutrin: ν

Transkrypt

1 Oscylacje neutrin Czy neutrina sa rzeczywiście bezmasowe? (Pontecorvo) Bo gdyby nie były, to mogłyby oscylować.. Rozważmy dwa pokolenia neutrin: ν e,ν µ ν e ν µ Stany własne zapachu, produkowane w oddziaływaniach słabych ν ν 1 2 Stany własne operatora masy ν e,ν µ Propagują się w przestrzeni jako kombinacje liniowe ν 1,ν 2 Ale: ν1,ν 2 Mają różne masy, zatem propagują się z różną prędkością, zmieniają się zatem (względne) fazy w czasie lotu a więc i skład zapachowy!!!

2 ν µ ν e cosϑ = sinϑ Funkcje falowe: sinϑ ν 1 cosϑ ν 2 ν µ = ν µ = ν1 cosϑ + ν 2 sinϑ ν e = ν e ϑ = ν sinϑ + ν 1 Parametr, nazywany kątem mieszania 2 cosϑ Zgodnie z regułami mechaniki kwantowej możemy policzyć jak po przebyciu drogi L zmieni się skład zapachowy wiązki neutrin mionowych P P ( ν ν ) µ ( ν ν ) µ µ e Prawdopodobieństwo znalezienia w wiązce neutrina mionowego Prawdopodobieństwo znalezienia w wiązce neutrina elektronowego

3 po stosunkowo prostych obliczeniach otrzymamy, że po przejściu drogi L 2 ( ν ) 2 2 L L [ m] µ ν µ = 1 sin ϑ sin E [ MeV ] P P ( ν ν ) = P( ν ν ) µ e 1 µ µ 1.27Δm E ( Δmc ) [ ev ] Strategia mierzyć tam gdzie się już dla danego L/E krzywa wznosi Bardzo dynamicznie rozwijający się dział fizyki, dużo nowych eksperymentów i ciekawych wyników. K2K,T2K, MINOS, ICARUS, OPERA, à ASTROFIZYKA CZĄSTEK Eksperymenty

4

5

6

7

8

9

10

11 Pomiar kąta mieszania θ 23

12

13

14

15

16 Detektor SuperKamiokande W tym detektorze odkryto w 1998 r oscylacje neutrin (z udziałem UW) Zbiornik z wodą (50 kton), 40 m wysokości 1km pod ziemią, w Japonii

17

18

19 Przykład oddziaływania ντ w eksperymencie OPERA Wiązka neutrin mionowych pochodzi z CERNu

20 Oddziaływania (relatywistycznych) jonów Model jądra: Nukleony zamknięte w obszarze o promieniu R R 1/ 3 R = R 0 A Zderzenia: W CMS dwa lorentzowsko skrócone naleśniki p! cms p! cms

21 Zderzenia centralne b Zderzenia peryferyczne b - parametr zderzenia Energie zderzających się obiektów: Najwyższe: LHC w CERNie, wiązki PbPb, 3.5 TeV*Z, s = TeV dla pp SPS w CERNie 158 GeV/nukleon, p, C, Si, Pb (NA49), stacjonarna tarcza s = 14 GeV RHIC Zderzacz ciężkich jonów w Brookheaven (Au, d, p), do 100 A GeV dla pp

22 Ale też szereg doświadczeń przy niższych energiach, np.. GSI Darmstadt dysponuje wiązkami jonów od 0.1 do 2 GeV na nukleon (patrz detektor FOPI). log Idea: przy tak dużym zgromadzeniu /gęstości energii być może powstają obszary, w których kwarki i gluony poruszają się jakby we wspólnym (jednospójnym) obszarze. Następuje deconfiment (uwolnienie) czyli powstaje zupa/plazma kwarkowo-gluonowa. Dlaczego jest to tak interesujące? Zdefiniujmy temperaturę materii jądrowej: ( N( π ) E kin A π ( π ) kin N E kin exp T E π π E kin Definicja temperatury T

23

24 Badania plazmy kwarkowo-gluonowej pozwalają poznać historię Wszechświata. Tylko czy rzeczywiście udało się nam wytworzyć/odkryć plazmę kwarkowo-gluonową? Odpowiedź: istnieje caly szereg argumentów, które połączone dają/pozwalają wyciągnąć odpowiedź twierdzącą. skokowy wzrost produkcji cząstek dziwnych ( w plazmie wpływ masy cząstek na prawdopodobieństwo produkcji jest mniejszy) badamy stosunek liczby wyprodukowanych mezonów K i π. rozpuszczanie (przez plazmę) stanów cc _, bb a stąd zmniejszenie produkcji J / Ψ,Y asymetria w produkcji dżetów na skutek osłabienia jednego z dżetów przez plazmę

25 Zderzenia ciężkich jonów w LHC

26

27

28

29

30 Związek pomiędzy centralnością (parametrem zderzenia b) a energią poprzeczną zdeponowaną w kalorymetrze. Obliczenia modelowe

31

32 The average transverse momentum and particle ratio measurements indicate that particle production at LHC energies is strongly correlated with event particle multiplicity.

33 average transverse momentum of identified charged hadrons (pions, kaons, protons; left panel) and ratios of particle yields (right panel) in the range y <1 as a function of the corrected track multiplicity for η <2.4 for pp collisions (open symbols) energies [8], and for ppb collision (filled symbols) at s = 5.02 TeV. Error bars indicate the uncorrelated combined uncertainties, while boxes show the uncorrelated systematic uncertainties. For < p T > the fully correlated normalization uncertainty (not shown) is 1.0%. In both plots, lines are drawn to guide the eye (gray solid - pp 0.9 TeV, gray dotted - pp 2.76 TeV, black dash-dotted - pp 7 TeV, colored solid - ppb 5.02 TeV). The ranges of <p T >, K/π and p/π values measured by ALICE in various centrality PbPb collisions (see text) at s NN = 2.76 TeV [31] are indicated with horizontal bands.

34 tłumienie dżetów w zderzeniach HI W przeciwieństwie do zderzeń pp gdzie dżety produkowane są w parach o podobnych energiach w zderzeniach HI dochodzić może do stłumienia jednego z dżetów. Podobny efekt obserwowano w zderzeniach Au-Au@200GeV 3 grudnia 2010 r. -34-

35 Związek pomiędzy centralnością (parametrem zderzenia b) a energią poprzeczną zdeponowaną w kalorymetrze. Obliczenia modelowe

36

37 Dijet asymmetry ratio, A_{J}, for leading jets of p_t,1> 120 GeV/c and subleading jets of p_t,2> 30 GeV/c with a selection of Delta-phi>2pi/3 between the two jets. Results are shown for six bins of collision centrality, corresponding to selections of % to 0-10% of the total inelastic cross section. Results from data are shown as points, while the histogram shows the results for PYTHIA dijets embedded into HYDJET PbPb simulated events. Data from pp collisions at 2.76 TeV are shown as open points in comparison to PbPb results of % centrality. The error bars represent the statistical uncertainties.

38

39 W porównaniu z oddziaływaniami pp, w oddziaływaniach PbPb wzbudzone stany Y(2S), Y(3S) są tłumione silniej niż stan Y(1S)

40 Dimuon invariant-mass distribution from the PbPb data at sqrt(snn) = 2.76 TeV. The red line shows the fit to the PbPb data. The blue dashed line shows the shape obtained from the fit to the pp data. For a better comparison, the background shape, background yield, mass peak width, mass peak tail shape and the Y(1S) yields in the blue line are fixed to the PbPb fit, while the Y(2S)/Y(1S) and Y(3S)/Y(1S) ratios are fixed to the pp fit values.

41

42

43

44

45

46 Oddziaływania pp, 7 TeV

47 PLAZMA KWARKOWO-GLUONOWA

48 Elliptic Flow: Hallmark of a collective phenomenon bounce! dn dφ 1+ 2v 2 [ cos( 2φ) ] squeeze!

49

50 Results from the event-plane (EP) method for v2 as a function of pt at mid-rapidity eta < 0.8 for the 12 centrality classes given in the legend. The error bars show the statistical uncertainties only.