Temat 2. BADANIA EKSPERYMENTALNE I TEORETYCZNE W ZAKRESIE FIZYKI JĄDROWEJ I ODDZIAŁYWAŃ SILNYCH Prace eksperymentalne w tej dziedzinie prowadzone były w Zakładach NZ21 i NZ22, oraz NZ23 a teoretyczne w Zakładach NZ21 i NZ41. Wyniki badań w tym temacie zaowocowały w 2014 r. 119 publikacjami w czasopismach objętych wykazem Journal Citation Reports (JCR). BADANIA EKSPERYMENTALNE Badanie oddziaływań jądrowych w obszarze niskich i pośrednich energii Zakład 21 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 reakcji spalacji tarcz C, N, O, Fe, Au, Hg wywołanej protonami (analiza danych z eksperymentu PISA w FZ Jülich); 1.2 badanie zależności energii symetrii od gęstości w reakcjach Au+Au, Ru+Ru, Zr+Zr przy energii 400 AMeV (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); Ad.1: Kontynuowano badania w zakresie fizyki hadronowej i fizyki spalacji jądrowej. Opracowano model reakcji spalacji z mechanizmem dynamicznej klasteryzacji w materii jądrowej (eksperyment PISA w FZ Jülich). Opracowano architekturę systemu odczytu i analizy sygnału dla centralnego detektora śladów dla eksperymentu PANDA. Prowadzono przygotowania do eksperymentu w RIKEN, Japonia, w ramach kolaboracji SpiRIT. Wykonano prace związane z przygotowaniem ładunkowo-czułego systemu trygerującego dla eksperymentu w RIKEN. Przeprowadzono symulację Monte Carlo różnych konfiguracji przyszłego eksperymentu w RIKEN. Przygotowano i przeprowadzono testy na wiązce prototypów detektorów scyntylacyjnych z fotodiodami MPPC w GSI (współpraca ASY-EOS) w Niemczech i w HIMAC w Japonii. Ad.2. Wykonano pomiary rozkładów kątowych produktów reakcji jonów 13 C na jądrach 12 C dla energii 2-3 MeV/N (41.3 MeV). Eksperyment przeprowadzono na cyklotronie w 16
Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów w Warszawie. Takie badania mechanizmu transferu neutronu w elastycznym rozpraszaniu w systemie 13 С + 12 С mogą służyć do analizy reakcji wychwytu radiacyjnego w procesie 12 С(n,γ) 13 С. Proces ten odgrywa ważną rolę w opisie wczesnej ewolucji wszechświata. Na separatorze A1900 na Uniwersytecie Stanu Michigan, przy użyciu detektora OTPC (Optical Time Projection Chamber) przeprowadzono pomiary β opóźnionej emisji protonów w rozpadzie jądra 60 Ge. W rezultacie zaobserwowano ok. 20 rozpadów 60 Ge. Wyznaczono górną granice przekroju czynnego na produkcję 59 Ge. Jesienią 2014 rozpoczęto montaż głównej części układu nowego separatora ACCULINNA-2. Zakończenie budowy nowego separatora planowane jest w 2015 roku. Opis najważniejszych osiągnięć: Wykonano pomiar funkcji wzbudzenia w elastycznym rozpraszaniu 20 Ne + 16 O dla energii jonów 20 Ne 2.5 MeV / N. Znajomość przekroju czynnego na transfer cząstki alfa przy tak niskiej energii jest bardzo ważna dla badań w dziedzinie astrofizyki jądrowej niskich energii -wyznaczenie Asymptotic Normalization Coefficient (ANC). Opublikowano w 2014 roku 10 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, ANKE na synchrotronie COSY 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) Ad 1. Prowadzono badania dotyczące łamania symetrii ładunkowej w reakcji dd 4 Heπ 0 przy pomocy detektora WASA-at-COSY. Badano udział fali parcjalnej p w stanie końcowym. Przedstawiono wyniki pomiarów rozkładów kątowych i przekrojów czynnych reakcji p+d 3He+eta dla dwóch energii ponad progiem. Przeprowadzono badania niespolaryzowanego i spolaryzowanego rozpraszania neutron - proton w kontekście poszukiwania rezonansu d*(2380). Przeprowadzono analizę reakcji η π + π π 0 z dużą statystyką obejmującą 1.2*10 7 takich rozpadów mezonu η uzyskanych z reakcji pd 3 Heη przy 1 GeV. Ad 2. Przeprowadzono badanie rozkładu energii neutronów ultrazimnych z wykorzystaniem metody echa spinowego. Uruchomiono eksperyment do pomiaru elektrycznego momentu dipolowego neutronu. Ad 3. 17
W eksperymencie przeprowadzonym na detektorze WASA@COSY badającym wpływ efektów relatywistycznych na dynamikę w układach trzech nukleonów, w sektorze wyższych energii, tj. 150-200 MeV/nukleon, uzyskano pierwsze wyniki nieznormalizowanych przekrojów czynnych. Przeprowadzono analizę danych z eksperymentów wykonanych w instytucie badawczym KVI. Pomiary dotyczyły badania reakcji breakupu deuteronu dla energii wiązki deuteronowej 160 MeV. Uzyskano bogaty zestaw różniczkowych przekrojów czynnych. Opis najważniejszych osiągnięć: Stwierdzono, że zmierzony przekrój czynny oraz rozkłady kątowe dla reakcji dd 4 Heπ 0 są konsystentne z produkcją pionów w fali s. Badając reakcję p+d 3 He+eta dla dwóch energii ponad progiem, wykazano istnienie nieprzewidywanej fluktuacji przekroju czynnego między 20 MeV a 60 MeV ponad progiem - może to wskazywać na udział innego niż zakładano dotychczas mechanizmu produkcji. Wykazano dibarionowy charakter rezonansu d*(2380) - jest to pierwsze eksperymentalne potwierdzenie istnienia rezonansu dibarionowego. Opublikowano w 2014 roku 15 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=116-128, 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. Pomiary spektroskopowe struktury egzotycznych jąder atomowych na wiązkach relatywistycznych fragmentów w GSI (Niemcy), GANIL (Francja) i RIKEN (Japonia), jak i z wiązkami wtórnymi, typu ISOL w GANIL, IPN Orsay (Francja) oraz CERN-ISOLDE (Szwajcaria) 6. Badanie własności gorących jąder atomowych z różnych obszarów masowych metodami dyskretnej spektroskopii gama oraz poprzez rejestrację rozpadu gamma gigantycznych rezonansów i emisji cząstek naładowanych 7. Spektroskopowe badania efektów kolektywnych przy wysokich spinach w jądrach z różnych obszarów masowych przy użyciu krakowskiego detektora jąder odrzutu RFD 8. Badania eksperymentalne wysokospinowych stanów w jądrach z obszaru 208 Pb, dostępnych jedynie w procesach transferu wielu nukleonów. Rozwój opisu teoretycznego tych wzbudzeń w oparciu o realistyczne oddziaływania nukleon-nukleon. 9. Teoretyczne przewidywania tworzenia i rozpadu jąder o egzotycznych kształtach w różnych obszarach masowych oraz ich eksperymentalna weryfikacja. 18
10. Badanie zdolności przewidywania modeli struktury jądra przy wykorzystaniu metod regresji nieliniowej i wnioskowania Bayesowskiego. Prowadzono pomiary spektroskopowe na wiązkach stabilnych i radioaktywnych jonów oraz analizowano dane z tych eksperymentów. Do opisu otrzymanych wyników stosowano modele teoretyczne. Opis najważniejszych osiągnięć Przeprowadzono badania wysoko-spinowych stanów wzbudzonych w parzystych neutrono-nadmiarowych izotopach 118-128 Sn produkowanych w procesach rozszczepienia towarzyszącym zderzeniom jonów 48 Ca i 64 Ni z jądrami tarczy 238 U i 208 Pb. Analiza danych koincydencji gamma zebranych w układzie detektorów GAMMASPHERE pozwoliła zidentyfikować złożone struktury stanów o seniority ν=4 i ν=6. Odkryto nowe stany izomeryczne I π =15 - i I π =13 -. Obliczenia w ramach modelu powłokowego obejmujące pełną przestrzeń konfiguracyjną pomiędzy powłokami N=50 i N=82 odtwarzają energie eksperymentalnych poziomów w badanych jądrach. Phys. Rev. C89 (2014) 044324 Zbadano własności pigmejskich rezonansów dipolowych (PDR) w ciężkim jądrze 208 Pb. Stany te wzbudzano w reakcji nieelastycznego rozpraszania jonów 17 O o energii 340 MeV na tarczy 208 Pb. Układ teleskopowych detektorów krzemowych TRACE selekcjonował rozproszone pociski 17 O, a zestaw detektorów germanowych AGATA rejestrował koincydencyjne kwanty gamma, emitowane w rozpadzie PDR. Analiza rozkładów kątowych oraz przekrojów czynnych dla obserwowanych przejść gamma wskazuje na izoskalarny charakter wzbudzenia PDR w 208 Pb. Oszacowano, że nasilenie przejść typu E1, rozładowujących stany PDR w tym jądrze, wynosi 9 %. Phys.Rev.Lett. 13, (2014) 012501 Określono zredukowane prawdopodobieństwo przejścia B(E2) dla pierwszego stanu wzbudzonego 2 + w jądrze 104 Sn. Stan ten selektywnie obsadzano w reakcji wzbudzenia kulombowskiego radioaktywnej wiązki fragmentów 104 Sn o energii 130 MeV/nukleon, izolowanej w separatorze BigRIPS. Promieniowanie gamma rejestrowano w układzie scyntylatorów DALI2. Obserwowany spadek nasilenia B(E2) względem cięższych parzystych izotopów cyny wydaje się być mniejszy niż szacowania na gruncie modelu powłokowego. Phys.Rev. C90 (2014) 061302 Opublikowano z tego zadania w 2014 roku 18 artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR. Zadanie 3. Prace badawczo-rozwojowe nowych technik detekcji dla fizyki jądrowej Zakład NZ22 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 (7. PR EU ENSAR; współpraca z GANIL Caen, IPN Orsay i LNL Legnaro, ŚLCJ Warszawa) 19
3. Prototypowanie elektroniki odczytu dla nowych detektorów scyntylacyjnych (LaBr 3 ) 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) 5. Projektowanie detektora promieniowania gamma do diagnostyki plazmy (współpraca z JET, Culham) (zadanie nowe) Wykonywano testy detektorów promieniowania gamma i cząstek naładowanych z wiązką protonów, opracowywano i testowano hardware i software do obróbki szybkich sygnałów oraz do odczytu i gromadzenia danych pomiarowych, przygotowano algorytmy do analizy on-line danych z detektorów kompozytowych typu phoswich, prowadzono prace projektowe i konstrukcyjne mechaniki układów detekcyjnych. Opis najważniejszych osiągnięć Zbudowano i oprogramowano w środowisku Kmax firmy Sparrow system odczytu danych (DAQ) bazujący na elektronice pomiarowej VME. System ten zapewnia pełną obsługę eksperymentu: ustawienie parametrów elektroniki, odczyt danych z wielu torów pomiarowych i ich zapis na nośnikach zewnętrznych. Opracowane rozwiązanie DAQ wykorzystano w pomiarach na wiązce protonów z użyciem układów detekcyjnych HECTOR, KRATTA oraz detektorów germanowych w osłonach antykomptonowskich. Opracowano wydajny algorytm do konstrukcji on-line widma promieniowania gamma detektora typu phoswich LaBr 3- NaI oparty na dwuwymiarowej analizie szybkiej i wolnej składowej sygnału. Uruchomiono prototyp uniwersalnego cyfryzatora nowej generacji NUMEXO2 przygotowywanego we współpracy międzynarodowej do odczytu danych z detektorów różnych typów, współpracujących ze spektrometrem promieni gamma AGATA w GANIL. Doskonalono algorytmy cyfrowe do czasowej analizy szybkich sygnałów z detektorów promieniowania jądrowego. Opracowano prototyp szerokopasmowego wzmacniacza dla ultraszybkich detektorów, m.in. detektorów diamentowych CVDDD. W testach przeprowadzonych na wiązce protonów i ciężkich jonów wykazano zarówno wysoką rozdzielczość czasową urządzenia (na poziome pikosekundy) jak i możliwość zastosowania go w pomiarach spektroskopowych. Opracowano założenia konstrukcyjne dla połączenia detektora RFD ze spektrometrem GALILEO. Wyniki zostały opisane w artykule przyjętym do publikacji w czasopiśmie z listy JCR, a także prezentowano na międzynarodowych konferencjach. Osiągnięte rezultaty wzbogacają metodologię oraz bazę techniczną konieczną do prowadzenia zaawansowanych eksperymentów wykonywanych w Instytucie. Zadanie 4. Badania z fizyki jądrowej na wiązce protonów cyklotronu Proteus 235 NZ22, NZ21 1. Poszukiwanie efektów działania siły 3-ciałowej w rozpraszaniu elastycznym p+d i w reakcji breakup u d(p,pp)x, z wykorzystaniem detektora BINA. 20
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 Przeprowadzono eksperyment testowy mający na celu uruchomienie detektora BINA do badania reakcji breakupu pd. W eksperymencie wykorzystane zostały tarcze stałe: CD 2 oraz CH 2. Wykonano kalibrację energetyczną detektora strat energii oraz dokonano identyfikacji kanałów reakcji obserwowanych przy rozpraszaniu protonów o energii 108 MeV na wyżej wymienionych tarczach. Ponadto, uruchomiony został detektor mierzący produkty reakcji do tyłu (Ball). Rozpoczęto również prace nad układem systemu ciekłej tarczy wodorowej/deuteronowej. Ad.2, ad. 4 Przeprowadzono testowy eksperyment na wiązce protonów w CCB z zastosowaniem detektorów BaF 2 układu HECTOR służących do pomiaru wysokoenergetycznych kwantów gamma. Wykonano wspólny pomiar przy użyciu układów HECTOR oraz układu KRATTA w celu przygotowania do eksperymentów koincydencyjnych. Dla każdego detektora zmierzono odpowiedzi detektorów na promieniowanie gamma o energii od 661.7 kev do 6.1 MeV przy użyciu standardowych źródeł ( 60 Co, 137 Cs oraz 244 Cm+ 13 C). Opracowano system akwizycji danych GREBWARE do zbierania danych pomiarowych, ich prezentacji graficznej oraz pozwalający na analizę danych po zakończeniu eksperymentu. Współpraca z grupą z Uniwersytetu w Mediolanie. Ad.3 Testowano możliwość identyfikacji pozycji piku Bragga, wiązki protonów naświetlającej tarcze zawierające pierwiastki biogenne, poprzez korelacje z emisją kwantów gamma pochodzących ze wzbudzonych jąder węgla i tlenu. Wiązką protonów o energii 70 MeV bombardowano warstwy grafitu oraz plexi (PMMA). Promieniowanie gamma wyzwalane w wyniku wzbudzenia jąder tarczy rejestrowano w dwóch detektorach HPGe w osłonach antykomptonowskich oraz w detektorze scyntylacyjnym LaBr 3. Analizowano natężenie dyskretnych linii gamma o energiach 4.44 i 6.13 MeV, pochodzących z przejść do stanu podstawowego odpowiednio w jądrach 12 C i 16 O, w funkcji grubości tarczy. Pokazano znaczny wzrost natężenia obserwowanych kwantów w przypadkach gdy grubość naświetlanej warstwy odpowiada pozycji piku Bragga (zasięgowi) zatrzymanych protonów. Ten wstępny rezultat pozwoli w przyszłości na opracowanie metody szybkiego monitoringu dawki zdeponowanej w żywych tkankach, w procesie terapii hadronowej. Współpraca z grupami z Uniwersytetu Jagiellońskiego, Uniwersytetu Śląskiego oraz z Uniwersytetu w Aachen. Ad. 5 Przeprowadzono testy detektora KRATTA na wiązce w CCB pod kątem przygotowania planowanych w najbliższym czasie eksperymentów z wykorzystaniem tego urządzenia. Przeprowadzono pomiary odpowiedzi detektora typu phoswich LaBr 3 -LaCl 3 z układu CALIFA budowanego dla eksperymentu R3B w FAIR. Pokazano po raz pierwszy, że za pomocą tego układu można zrekonstruować początkową energię protonu (dla E>200 MeV) z bardzo dobrą energetyczną zdolnością rozdzielczą. Wyniki opublikowano w Nucl. Inst. Meth. A. Testowano również duży kryształ LaBr 3 z układu HECTOR+ oraz z phoswich LaBr 3 -NaI z układu PARIS. Dane są w trakcie analizy. Współpraca z grupami z Uniwersytetu w Santiago 21
de Compostella, IEN-CSIC Madryt, CUT Goeteborg, Uniwersytetu Technicznego w Monachium, IPN Orsay oraz Uniwersytetu w Mediolanie. Opis najważniejszych osiągnięć Wyniki testów detektora BINA opublikowano w pracy E. Nacher et al. Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. A 769 (2015) 105. Wyniki będą podstawą prac magisterskich i doktorskich. Badanie oddziaływań jądrowych w obszarze wysokich energii Zakład 23 zadanie 4. Oddziaływania relatywistycznych jonów przy energiach SPS i LHC - eksperymenty NA49 i ALICE Badanie zderzeń relatywistycznych jader 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. Poszukiwanie plazmy kwarkowo-gluonowej w zderzeniach relatywistycznych jąder w zakresie energii od 20 do 158 GeV/nukleon i badanie zderzeń hadronów z protonami i jądrami przy podobnych energiach. Kontynuacja analizy danych. 2. Eksperyment ALICE na akceleratorze LHC w CERN: d. Zbieranie danych w eksperymencie ALICE e. Badanie zderzeń ultraperyferycznych f. Badania korelacji w zderzeniach Pb+Pb g. Prace przy modernizacji (upgrade) eksperymentu. Współpraca NA49 Kontynuowano analizę danych zebranych przez współpracę NA49 w kierunku badania efektów elektromagnetycznych. Kontynuowano także badania efektów hamowania w gęstej materii jądrowej. Współpraca ALICE Nacisk położono na prace związane z modernizacją eksperymentu, zwłaszcza na rozwój oprogramowania, oraz na przygotowanie projektu technicznego na modernizację detektora TPC. Oprócz tego prowadzono naświetlenia testowe z wykorzystaniem promieniowania kosmicznego i wiązki z akceleratora PS. Kontynuowano analizę danych. Opis najważniejszych osiągnięć Współpraca NA49 W oparciu o uzyskane wyniki zaproponowano na zebraniu NA49 nowy program badawczy, który będzie realizowany w najbliższej przyszłości. Współpraca ALICE Wykonano szczegółowe symulacje komputerowe dla potrzeb przedstawionego Komitetowi LHC (LHCC) dokument TPC Upgrade Technical Design Report będącego podstawą do akceptacji projektu modernizacji detektora. 22
TPC Upgrade TDR CERN-LHCC-2013-020 ; ALICE-TDR-016 Wykonano analizę peryferyjnych zderzeń p+pb i Pb+Pb, uzyskując po raz pierwszy wyniki dla potrzeb publikacji. Współpraca ALICE opublikowała z udziałem fizyków z IFJ PAN w 2014 roku 22 artykuły w czasopismach wyróżnionych w JCR. Współpraca NA49 z udziałem fizyków z IFJ PAN opublikowała jedną pracę czasopiśmie JCR. Uzyskane wyniki przedstawiano także na międzynarodowych konferencjach. BADANIA TEORETYCZNE Zakład 21 zadanie 6. Badanie struktury i dynamiki układów wielu ciał A. Fizyka jądrowa Model powłokowy ze sprzężeniem do kontinuum: zastosowania do opisu struktury jądra i reakcji jądrowych (we współpracy z GANIL). Badanie atomów i molekuł egzotycznych. Procesy stochastyczne, dyfuzja i zjawiska nieliniowe. Badania własności plazmy kwarkowo-gluonowej. Produkcja mezonów, cząstek elementarnych oraz par leptonów i mezonów w zderzeniach ultrarelatywistycznych ciężkich jonów. Zbadano wpływ sprzężenia do kontinuum na prawdopodobieństwa przejść elektromagnetycznych E1 z obszaru energii wzbudzenia odpowiadającego rezonansom typy "pygmy" dla izotopów tlenu. Rozszerzono model powłokowy ze sprzężeniem do kontinuum poprzez uwzględnienie oddziaływań kulombowskich na poziomie standardowego modelu powłokowego. Ta wersja modelu pozwoliła na badania wpływu sprzężenia do kontinuum na czynniki spektroskopowe jąder w powłoce sd, ze szczególnym uwzględnieniem efektów w jądrach zwierciadlanych izospinowo. Obliczono przesunięcie i rozszerzenie linii rezonansowych w spektrum antyprotonowego atomu helu umieszczonego w krystalicznym helu. Obliczenia te przeprowadzono dla kolaboracji ASACUSA w CERN. Badano procesy stochastyczne opisywane równaniem Langevina, w którym siła stochastyczna jest określona ogólną statystyką Leviego - niegaussowską i asymetryczną - a jej natężenie zależy od położenia. Rozwiązano równanie Fokkera-Plancka dla tego procesu i sformułowano konieczne i wystarczające warunki, aby w granicy dyfuzyjnej rozwiązanie to miało postać rozkładu stabilnego. Wykazano istnienie subdyfuzji i przeanalizowano jej zależność od parametrów układu, w szczególności od parametru asymetrii. Badano proces dyfuzji pod wpływem długich skoków w środowisku zawierającym niejednorodnie rozłożone pułapki, które tworzą efekty pamięci. Zastosowano formalizm procesów podporządkowanych: dynamika przebiega w czasie operacyjnym jako proces podporządkowany, a proces kierujący, czyli czas fizyczny, określa dodatkowe równanie Langevina, które w tym przypadku zależy od położenia. Separacja efektów geometrycznych i efektów pamięci pozwoliła na sprowadzenie problemu do równania 23
Langevina z szumem multiplikatywnym, podporządkowanego procesowi generowanemu przez jednostronny proces Leviego, i jego ścisłe rozwiązanie. Udowodniono występowanie dyfuzji anomalnie osłabionej i wzmocnionej. Wyprowadzono też równanie Fokkera-Plancka dla tego problemu, które jest nielokalne zarówno w przestrzeni, jak i w czasie. Badano zachowanie ciężkich kwarkoniów w plazmie kwarkowo-gluonowej za pomocą modelu potencjałowego w skończonych temperaturach, a w szczególności mezonu Bc. W ramach teoria rooted maps (części ogólnej Teorii Homologii) pokazano doskonałą zgodność pomiędzy liczbą grafów Feynmana (jako funkcja rzędu rozwinięcia perturbacyjnego), a liczbą rooted maps na orientowalnych powierzchniach (jako funkcja liczby krawędzi), niezależnie od ilości dziur oraz liczby wierzchołków na mapie. Najważniejsze osiągnięcia Przygotowano pakiet programów służący do obliczeń produkcji neutronów powstałych w wyniku wzbudzeń elektromagnetycznych jąder uczestniczących w peryferycznych zderzeniach w obszarze wysokich energii (RHIC, LHC). Dominujące okazują się wzbudzenia do stanów gigantycznych rezonansów. Rozpady jąder wyliczane są w ramach teorii Hausera-Feshbacha. Wyznaczono przekroje czynne na wzbudzenia kulombowskie a wyniki porównano z danymi eksperymentalnymi otrzymanymi na RHIC-u i w LHC. Opublikowano w 2014 roku 9. 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. Przedyskutowano udział podwójnego rozpraszania partonów do produkcji pęków cząstek z dużą odległością w pospieszności. Obliczenia wykonano w wiodącym rzędzie w podejściu kolinearnym. Pokazano, że udział tych procesów zależy od energii i wartości cięcia na pęd poprzeczny. Przedyskutowano w jaki sposób wyłowić procesy dwukrotnego rozpraszania. Zaproponowano nowe podejście do produkcji par naładowanych leptonów uwzględniające pędy poprzeczne fotonów. Wykonano obliczenia dla produkcji par mionów. Wyniki porównano z obliczeniami znanego z literatury pakietu LPAIR. Przedyskutowano różnice obu podejść. Przeanalizowano rolę funkcji struktury F2 i zlokalizowano obszary, w których znajomość funkcji struktury jest niedostateczna. Wykonano obliczenia pływu kierunkowego v 1 w zderzeniach jąder złota dla niskich energii badanych na akceleratorze RHIC, uwzględniając oddziaływania elektromagnetyczne ze spektatorami. Wyniki porównano z danymi eksperymentalnymi. Uzyskano rozszczepienie v 1 dla dodatnio i ujemnie naładowanych pionów. Dla opisu v 1 dla centralnych pospieszności uzyskano znacznie większy czas emisji pionów niż dla opisu dziury kulombowskiej. Wykonano obliczenia korelacji pęków cząstek w pędach poprzecznych pęków lub we 24
względnym kącie azymutalnym dla różnych przedziałów (pseudo)rapidity pomiędzy pękami w podejściu kt-faktoryzacji. Uwzględniono podprocesy inicjowane przez gluony jak i kwarki i antykwarki. Wyliczono przekroje czynne na produkcję czterech kwarków c cbar c cbar, uwzględniając wszystkie diagramy Feynmana w podejściu kolinearnym. Wyniki porównano z wynikami dla mechanizmu podwójnego rozpraszania partonów. Pokazano, że przyczynek od pojedynczego rozpraszania partonów jest o rząd wielkości mniejszy niż ten dla podwójnego rozpraszania. Wyliczono przekroje czynne na produkcję mezonów powabnych dla obu mechanizmów. Wyniki porównano z danymi eksperymentalnymi grupy LHCb. Wykonano badania ekskluzywnej produkcji mezonu J/Psi w zderzeniach proton-proton i proton-antyproton, używając wiele nieprzecałkowanych rozkładów gluonów z literatury. Po raz pierwszy w literaturze przedstawiono wiele interesujących rozkładów różniczkowych w pospieszności, pędzie poprzecznym, w kącie azymutalnym pomiędzy protonami, itd. Wykonano obliczenia przyczynku elektromagnetycznego do produkcji ekskluzywnej par naładowanych pionów w zderzeniach proton-proton i proton-antyproton. Uwzględniono produkcję mezonu rho0 jak i przyczynku Drella-Sodinga. Obliczenia wykonano w modelu tensorowego pomeronu i podwiodącego reggeonu f2. Wykonano prace na pograniczu mechaniki kwantowej, optyki i fizyki jądrowej z punktu widzenia tunelowania, zjawiska nieuwzględnianego w standardowych obliczeniach. Brak tunelowania daje znać o sobie w problemach trójciałowych, procesach fusion i fission, jak i optyce. Opis najważniejszych osiągnięć Wykonano pierwsze obliczenia numeryczne rozkładów fotonów pochodzących z rozpadu bozonu Higgsa w podejściu kt-faktoryzacji. Uwzględniono procesy wiodącego rzędu i wyższego rzędu. Wyniki porównano z wynikami eksperymentalnymi grupy ATLAS. Pokazano, że rozkłady Kimbera-Martina-Ryskina najlepiej nadają się do opisu rozkładów bozonu Higgsa. Przeanalizowano udział mechanizmu podwójnego rozpraszania partonów wynikającego z rozszczepienia partonów. Pokazano, że wkład tego nowego mechanizmu jest porównywalny do przyczynku konwencjonalnego. Wykonano obliczenia dla podwójnej produkcji kwarkoniów i produkcji c cbar c cbar. Bezpośrednią konsekwencją istnienia dwóch mechanizmów jest zależność energetyczna efektywnego przekroju czynnego, co zilustrowano dla kilku przykładów. Ta zależność efektywnego przekroju czynnego od energii, czy od innych zmiennych kinematycznych jest jednak słaba.. Opublikowano 8. artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR. 25