Neutrina najbardziej tajemnicze cząstki we Wszechświecie

Podobne dokumenty
Metamorfozy neutrin. Katarzyna Grzelak. Sympozjum IFD Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW. K.Grzelak (UW ZCiOF) 1 / 23

Słońce obserwowane z kopalni Kamioka, Toyama w Japonii

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Neutrina i ich mieszanie

Neutrina i ich oscylacje. Neutrina we Wszechświecie Oscylacje neutrin Masy neutrin

Tajemnicze neutrina Agnieszka Zalewska

Title. Tajemnice neutrin. Justyna Łagoda. obecny stan wiedzy o neutrinach eksperymenty neutrinowe dalszy kierunek badań

Czy neutrina mogą nam coś powiedzieć na temat asymetrii między materią i antymaterią we Wszechświecie?

Neutrina. Źródła neutrin: NATURALNE Wielki Wybuch gwiazdy atmosfera Ziemska skorupa Ziemska

Neutrina mają masę - Nagroda Nobla 2015 z fizyki. Tomasz Wąchała Zakład Neutrin i Ciemnej Materii (NZ16)

Rozdział 6 Oscylacje neutrin słonecznych i atmosferycznych. Eksperymenty Superkamiokande, SNO i inne. Macierz mieszania Maki-Nakagawy- Sakaty (MNS)

Naturalne źródła neutrin, czyli neutrina sa

cząstki, które trudno złapać Justyna Łagoda

Zagadki neutrinowe. Deficyt neutrin atmosferycznych w eksperymencie Super-Kamiokande

Wszechświat czastek elementarnych

Zagadki neutrinowe. Deficyt neutrin atmosferycznych w eksperymencie Super-Kamiokande

Neutrina (2) Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład IX

Masywne neutrina w teorii i praktyce

Neutrina (2) Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VIII

Jak się tego dowiedzieliśmy? Przykład: neutrino

Neutrina. Wszechświat Czastek Elementarnych. Wykład 12. prof. dr hab. Aleksander Filip Żarnecki

Neutrina. Fizyka I (B+C) Wykład XXIV:

Oddziaływania podstawowe

Fizyka neutrin. Źródła neutrin Neutrina reliktowe Geoneutrina Neutrina z wybuchu Supernowych Neutrina słoneczne. Deficyt neutrin słonecznych

Neutrina. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XXII:

Wszechświata. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Neutrina. Fizyka I (B+C) Wykład XXVII:

Neutrina. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VII. Historia neutrin Oddziaływania neutrin Neutrina atmosferyczne

Podstawy fizyki cząstek III. Eksperymenty nieakceleratorowe Krzysztof Fiałkowski

Przyszłość polskiej fizyki neutrin

Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy?

Neutrina. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VIII. Oddziaływania neutrin Neutrina atmosferyczne

Podstawy fizyki wykład 5

wyniki eksperymentu OPERA Ewa Rondio Narodowe Centrum Badań Jądrowych

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

C i e k a w e T2K i COMPASS

Wskazanie na pojawienie się neutrina elektronowego w eksperymencie T2K

Cząstki elementarne z głębin kosmosu

Tajemnice neutrin Jan Kisiel Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski, Katowice Katowice,

Zderzenia relatywistyczne

Oscylacyjne eksperymenty neutrinowe najnowsze wyniki oraz perspektywy

Neutrina. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VII. Historia neutrin Oddziaływania neutrin Neutrina atmosferyczne

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

Neutrino cząstka, która nie miała być nigdy odkryta

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

Promieniowanie jonizujące

Oscylacje neutrin. Deficyt neutrin atmosferycznych w eksperymencie Super-Kamiokande

Cząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków.

Zderzenia relatywistyczne

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników

Analiza oscylacji oraz weryfikacje eksperymentalne

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

26.IV.2010 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Mieszanie kwarków i nie tylko Neutrina mieszanie i oscylacje

Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Detekcja cząstek

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski

Nowa fizyka a oscylacja neutrin. Pałac Młodzieży Katowice 29 listopad 2006

Badanie wysokoenergetycznych mionów kosmicznych w detektorze ICARUS.

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Model Standardowy i model Higgsa. Sławomir Stachniewicz, IF PK

Atmosfera ziemska w obserwacjach promieni kosmicznych najwyższych energii. Jan Pękala Instytut Fizyki Jądrowej PAN

Podróż do początków Wszechświata: czyli czym zajmujemy się w laboratorium CERN

Cząstki i siły. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Wykłady z Geochemii Ogólnej

Wstęp do fizyki cząstek elementarnych

Pomiary prędkości neutrin

Promieniowanie jonizujące

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.1/39

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe 4.IV.2012

Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 2

Dlaczego pomiar kąta θ13 jest ważny dla planów fizyki neutrin. Wyniki i plany T2K.

Oddziaływania elektrosłabe

WYKŁAD 3. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Masy i czasy życia cząstek elementarnych. Kwarki: zapach i kolor. Prawa zachowania i liczby kwantowe:

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań.

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

Wyk³ady z Fizyki. Zbigniew Osiak. Cz¹stki Elementarne

Badanie oddziaływań neutrin za pomocą komory TPC wypełnionej ciekłym

Z czego i jak zbudowany jest Wszechświat? Jak powstał? Jak się zmienia?

Grzegorz Wrochna Narodowe Centrum Badań Jądrowych Z czego składa się Wszechświat?

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa

Promieniowanie jonizujące

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

Fizyka cząstek elementarnych. Tadeusz Lesiak

Jak działają detektory. Julia Hoffman

Neutrina takie lekkie, a takie ważne

Konferencja NEUTRINO 2012

Od Wielkiego Wybuchu do Gór Izerskich. Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny UWr Zakład Fizyki Słońca CBK PAN

Poziom nieco zaawansowany Wykład 2

LHC i po co nam On. Piotr Traczyk CERN

Tomasz Szumlak WFiIS AGH 03/03/2017, Kraków

Energetyka Jądrowa. Wykład 3 14 marca Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

A - liczba nukleonów w jądrze (protonów i neutronów razem) Z liczba protonów A-Z liczba neutronów

O egzotycznych nuklidach i ich promieniotwórczości

Fizyka wykład dla studentów kierunku Informatyka Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania

Neutrina cząstki XXI wieku?

Fizyka współczesna. Jądro atomowe podstawy Odkrycie jądra atomowego: 1911, Rutherford Rozpraszanie cząstek alfa na cienkich warstwach metalu

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Transkrypt:

Neutrina najbardziej tajemnicze cząstki we Wszechświecie Katarzyna Grzelak i Magdalena Posiadała-Zezula Zakład Cząstek i Oddziaływań Fundamentalnych Wydział Fizyki UW Kampus Ochota 18.06.2016

Wstęp Część 1 Od odkrycia neutrin do Nagrody Nobla 2015 (K.Grzelak) Część 2 Fizyka neutrin dzisiaj i jutro (M.Posiadała-Zezula) Wykład poświęcony prof. dr hab. Danucie Kiełczewskiej (21.08.1945-22.02.2016) wieloletniemu pracownikowi UW, wybitnemu fizykowi zajmującemu się fizyką neutrin, twórczyni doświadczalnej fizyki neutrin w Polsce.

3 Co to są neutrina? Cząstki elementarne, jedne z najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie: Słońce emituje : 2x10 38 neutrin/sekundę Na Ziemię przybywa: >6x10 10 neutrin/s/cm 2 Poza Słońcem są jeszcze inne źródła neutrin! We Wszechświecie: 330 neutrin/cm 3

Źródła neutrin 4 Reliktowe po Wielkim Wybuchu Słoneczne Z Supernowej 1987A Strumień neutrin Ziemskie Reaktorowe Atmosferyczne Z głębi kosmosu Akceleratorowe Energia neutrina [ev]

Miejsce neutrin w rodzinie cząstek elementarnych

Cała otaczająca nas materia zbudowana jest z cząstek należących do I rodziny Rodzina cząstek elementarnych

Rodzina cząstek elementarnych Pozostałe cząstki są produkowane w oddziaływaniach promieniowania kosmicznego i w laboratoriach ν e powstają także w rozpadach beta jąder atomowych (reaktory, promieniotwórczość naturalna ) Powstają np. w rozpadach beta jąder atomowych (reaktory, promieniotwórczość naturalna )

Cztery rodzaje oddziaływań GRAWITACYJNE ELEKTROMAGNETYCZNE SŁABE Neutrina oddziaływują tylko słabo ( i grawitacyjnie) SILNE

Rodzina cząstek elementarnych Na poziomie elementarnym, cząstki materii oddziaływują ze sobą poprzez wymianę cząstek przenoszących oddziaływanie. pośredniczące

Komplet cząstek elementarnych razem z bozonem Higgs a odpowiedzialnym za nadawanie masy. Rodzina cząstek elementarnych pośredniczące

TRZY RODZAJE NEUTRIN Trzy rodzaje (zapachy) neutrin odpowiadają trzem naładowanym leptonom. Co oznacza ta odpowiedniość?

W stronę Nobla: zagadka neutrin słonecznych

Neutrina ze Słońca Energia słoneczna jest głównie wynikiem przemiany jąder wodoru w jądra helu : SOHO Słońce widziane w dalekim ultrafiolecie Super-Kamiokande

Deficyt neutrin ze Słońca Od 1967 roku obserwowano (eksperyment R.Davis a!) mniej neutrin słonecznych (produkowanych w reakcjach termojądrowych w Słońcu) niż przewidywał to Standardowy Model Słońca (SSM) - J.Bahcall) Teoria (SSM) Eksperyment Zbiornik wypełniony tetrachloroetenem J.Bahcall R.Davis Nagroda Nobla 2002 Eksperyment R.Davis a w kopalni Homestake.

Zagadka neutrin słonecznych 1968 rok: model oscylacji neutrin B.Pontecorvo Obserwuje się mniej neutrin elektronowych, ponieważ zamieniają się w neutrina mionowe lub taonowe. B.Pontecorvo

Oscylacje neutrin Oscylacje neutrin: neutrina w czasie lotu w przestrzeni mogą się zmieniać w neutrina innego rodzaju i z powrotem (!)

Oscylacje neutrin Przykład dla dwóch rodzajów neutrin: ν e i ν µ. Neutrina o określonym zapachu, są kombinacją dwóch stanów o określonej masie Neutrino można opisywać jako cząstkę lub falę (cecha obiektów kwantowych)

W stronę Nobla: zagadka neutrin atmosferycznych

Zagadka neutrin atmosferycznych Pierwotne promieniowanie kosmiczne: p, He Izotropowe promieniowanie kosmiczne Neutrina atmosferyczne N produkowane są w wyniku oddziaływania pierwotnego promieniowania kosmicznego z atmosferą ziemską.

Detektor Super-Kamiokande Zbiornik z nierdzewnej stali wypełniony 50000 ton bardzo czystej wody 1 km pod ziemią, w kopalni Kamioka

Fala uderzeniowa przy przekraczaniu prędkości dźwięku

Pierścienie promieniowania Czerenkowa Zdjęcia: Eksperyment Super-Kamiokande

Zdjęcie Eksperyment Super-Kamiokande Zdjęcie Paweł Przewłocki Zdjęcie Piotr Mijakowski Zdjęcie Piotr Mijakowski

Neutrina oscylują! Punkty wynik pomiaru Niebieska linia (M.C.) tyle neutrin powinno być rejestrowanych Czerwona linia przewidywania modelu oscylacji M.C. simulations (without oscillations) 1998 rok wyniki potwierdzajace teorię oscylacji! Neutrin mionowych, pokonujących dłuższą drogę jest mniej. 2015 rok Nagroda Nobla z Fizyki (T.Kajita, A.B.McDonald)

Polski udział w badaniach neutrin W Super-Kamiokande od początku uczestniczyła prof. dr hab. Danuta Kiełczewska z Wydziału Fizyki UW, zm. w lutym 2016 roku.

Prof. dr hab. Danuta Kiełczewska W 2006 roku założyła wraz z prof. Ewą Rondio (NCBJ) Warszawską Grupę Neutrinową (http:neutrino.fuw.edu.pl) ktora skupia pracowników z Wydziału Fizyki UW, Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) oraz Politechniki Warszawskiej Prof. Danuta Kiełczewska stworzyła doświadczalną fizykę neutrin w Polsce. Brała udział w najważniejszych i najbardziej prestiżowych eksperymentach neutrinowych: IMB, Super- Kamiokande, K2K i T2K. Współuczestniczyła w największych odkryciach związanych z neutrinami, m.in. w odkryciu oscylacji neutrin przez eksperyment Super-Kamiokande w 1998 roku. Współpracowała z najwybitniejszymi naukowcami w swej dziedzinie.

Warszawska Grupa Neutrinowa http://neutrino.fuw.edu.pl Nasza grupa uczestniczy w eksperymentach z dziedziny fizyki oscylacji neutrin: fot. Piotr Mijakowski Super-Kamiokande, T2K- Tokai-2-Kamioka Icarus Minos, Minos+

Akceleratorowe eksperymenty ze sztuczną wiązką neutrinową Krzywizna Ziemii MINOS, USA Źródło νμ Odległość kilkaset km Bliski detektor Oscylacje νμ!!! Daleki detektor W dalekim detektorze badamy: 1. pojawianie sie innych neutrin niż νμ 2. znikanie neutrin νμ

Eksperyment T2K Tokai-2-Kamioka T2K: eksperyment drugiej generacji Kamioka Tokai Bliski detektor ND280-280m od punktu umieszczenia tarczy grafitowej Daleki detektor Super-Kamiokande Bliski detektor Wiązka νμ

Wiązka w T2K Kamioka Tokai Sztuczna produkcja neutrin w akceleratorach to analog do produkcji neutrin atmosferycznych!!! Bliski detektor Rura rozpadowa Stacja tarczy 3 rogi magnetyczne protony Pierwotna linia wiązki Monitor mionowy piony miony neutrina Tarcza

Daleki detektor Super-Kamiokande Oddziaływanie νμ: ostry pierścień Oddziaływanie νe: rozmyty pierścień Stożek promieniowania Czerenkowa Wieloktrotne rozpraszanie elektronu Stożek text text

Pomiary w T2K Zanik νμ z wiązki νμ Pojawianie się νe oscylacje typu νμ ->νe 120 przypadków z νμ 28 przypadków z νe Oscylacje typu νμ ->νe po raz 1 zaobserwowane doświadczalnie właśnie w T2K!!!

1. Breakthrough Prize to nagroda finansowa ufundowana m.in. przez założyciela Facebook a Marka Zuckerberg a i jego żonę, współtwórcę GOOGLE Sergey a Brin a czy rosyjskiego miliardera Yuri Milner a. 2. Nagrodę w dziedzinie badań podstawowych otrzymali naukowcy z eksperymentów neutrinowych: Super- Kamiokande, SNO, KamLAND, Daya-Bay oraz K2K/T2K. 3. Nagroda to kwota 3mln $ do podziału na ok. 1370 osób będących autorami najważniejszych publikacji dotyczących oscylacji neutrin:) Nagroda Breakthrough Prize 2016

ICECUBE: dr Joanna Kiryluk dr Tomasz Palczewski Inne eksperymenty neutrinowe z udziałem absolwentów Wydziału Fizyki UW ICECUBE: Laboratorium na powierzchni lodu ICECUBE: Detektor pod powierzchnią lodu

fot. Joanna Kiryluk Eksperyment IceCUBE

Bardzo wysoko energetyczne neutrina pochodzenia pozagalaktycznego Kaskada w detektorze IceCube Czas przylotu światła: czerwony-wczesny żółty pomarańczowy zielony niebieski-późny oddziaływanie neutrina Rozmieszczenie nici 125 m Odległość między fotodetektorami 17 m

Eksperyment IceCUBE Mapa Kampusu Ochota UW wraz z naniesionym przypadkiem oddziaływania neutrina w ICECUBE o bardzo duzej energii

Oscylacje neutrin. Czego jeszcze nie wiemy? W modelu z 3 stanami zapachowymi mamy 6 parametrów teoretycznych Zmierzonych z nich jest 5. Obecnie nie znamy w pełni uporządkowania mas neutrin: dwa warianty hierachia normalna i odwrócona. 6 parametr, tzw. δcp związany jest z zachowaniem/łamaniem symetri ładunkowo-przestrzennej CP neutrin. Może znając δcp będziemy mogli wyjaśnic obecną symetrię między materią i antymaterią we Wszechświecie?

Przyszłe projekty badające oscylacje neutrin z udziałem naukowców z Wydziału Fizyki UW.

Przyszłe eksperymenty neutrinowe DUNE, USA Przyszłe eksperymenty neutrinowe T2HyperK, Japonia 295 km 1200 km 25 x Super- Kamiokande Skala czasowa: start ok.2025 roku

Naukowiec neutrin w pracy

Dziękujemy za uwagę i zapraszamy zainteresowanych na stronę Warszawskiej Grupy Neutrinowej: https:neutrino.fuw.edu.pl dr Katarzyna Grzelak (Wydział Fizyki UW) dr Magdalena Posiadała-Zezula (Wydział Fizyki UW)