gdyby Kopernik żył w XXI w.

Podobne dokumenty
gdyby Kopernik żył w XXI w.

Między fizyką cząstek a astronomią

Astronomia CCD za 3gr

Poszukiwania optycznych odpowiedników błysków gamma. Marcin Sokołowski IPJ

Projekt π of the Sky. Katarzyna Małek. Centrum Fizyki Teoretycznej PAN

Wszechświata. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

CTA - obserwatorium astronomii gamma najwyższych energii

Jak daleko moŝemy popatrzeć z Ziemi - czyli w jaki sposób podglądać powstawianie Wszechświata? Katarzyna Małek Centrum Fizyki Teoretycznej PAN

Pi of the Sky. Roboty w poszukiwaniu błysków na niebie. Aleksander Filip Żarnecki Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego

Wczesna obserwacja najjaśniejszego optycznie błysku gamma GRB080319b wykonana przez detektor "Pi of the Sky"

Pi of the Sky. Aleksander Filip Żarnecki Warsztaty fizyki i astrofizyki cząstek. Warszawa, 16 października 2009

Pi of the Sky: teleskopy-roboty w poszukiwaniu kosmicznych bªysków


Astrofizyka Wysokich Energii dla Fizyków

Fizyka jądrowa z Kosmosu wyniki z kosmicznego teleskopu γ

Skala jasności w astronomii. Krzysztof Kamiński

Co to jest promieniowanie grawitacyjne? Szymon Charzyński KMMF UW

Poszukiwanie gwiazd zmiennych w eksperymencie Pi of the Sky

ZTWiA: grupa prof. M. Kutschery

Astrofizyka promieniowania gamma najwyższych energii w IFJ PAN. Jacek Niemiec (NZ-43)

Błyski gamma największe kataklizmy Wszechświata

Cząstki elementarne z głębin kosmosu

Analiza danych z nowej aparatury detekcyjnej "Pi of the Sky"

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Wszechświat czastek elementarnych

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Ciemna Strona Wszechświata

Kosmiczne rozbłyski w odległych galaktykach. Katarzyna Małek

Naturalne źródła neutrin, czyli neutrina sa

Wszechświat czastek elementarnych

Polecam - The Dark Universe by R. Kolb (Wykłady w CERN (2008))

Nasz kawałek nieba. Aleksander Filip Żarnecki Zakład Cząstek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW Pi of the Sky. Warszawa, 27 kwietnia 2009

Oszacowywanie możliwości wykrywania śmieci kosmicznych za pomocą teleskopów Pi of the Sky

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

Optyczne odpowiedniki błysków gamma

Astrofizyka cząstek w planach CERNu

Podsumowanie praktyk wakacyjnych w Instytucie Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana. Projekt π of the Sky

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

D. OPIS PROJEKTU BADAWCZEGO, METODYKA BADAŃ ORAZ CHARAKTERYSTYKA OCZEKIWANYCH WYNIKÓW

Nowoczesne techniki detekcji promieni kosmicznych ultra-wysokich energii

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników

Podstawy fizyki cząstek III. Eksperymenty nieakceleratorowe Krzysztof Fiałkowski

Grawitacja + Astronomia

Promienie kosmiczne - od kolana do końca widma

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

Badanie szybkozmiennych procesów astrofizycznych w eksperymencie π of the Sky

Obserwacje TeV'owych źródeł promieniowania gamma - obserwatorium H.E.S.S.

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

Podstawy astrofizyki i astronomii

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

Wybrane zagadnienia technik doświadczalnych FWE

Tajemnicze neutrina Agnieszka Zalewska

Słońce obserwowane z kopalni Kamioka, Toyama w Japonii

Astronomia neutrinowa

Wszechświat w mojej kieszeni. Wszechświat mgławic. Grażyna Stasińska. Nr. 1. Obserwatorium paryskie ES 001

10.V Polecam - The Dark Universe by R. Kolb (Wykłady w CERN (2008))

Badania ATHENY w dziedzinie Hot and Energetic Universe mają przynieść odpowiedzi na dwa zasadnicze pytania:

Neutrina z supernowych. Elementy kosmologii

Astronomiczny elementarz

Perspektywy fizyki czastek elementarnych

Soczewkowanie grawitacyjne

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

ALMA. Atacama Large (sub)millimeter Array

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski

Wszechświat na wyciągnięcie ręki

Oddziaływania podstawowe

Jak w Toruniu zaobserwowano najbliższe zjawisko mikrosoczewkowania grawitacyjnego

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

Odległość mierzy się zerami

Gwiazdy neutronowe. Michał Bejger,

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Neutrinowe sygnatury nadchodzącej supernowej

LVII Olimpiada Astronomiczna 2013/2014 Zadania zawodów III stopnia

Poszukiwanie gwiazd zmiennych w eksperymencie Pi of the Sky

Szczegółowe wymagania edukacyjne na poszczególne oceny śródroczne i roczne z przedmiotu: FIZYKA. Nauczyciel przedmiotu: Marzena Kozłowska

W poszukiwaniu nowej Ziemi. Andrzej Udalski Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego

Spis treści. Przedmowa PRZESTRZEŃ I CZAS W FIZYCE NEWTONOWSKIEJ ORAZ SZCZEGÓLNEJ TEORII. 1 Grawitacja 3. 2 Geometria jako fizyka 14

Czarna dziura obszar czasoprzestrzeni, którego, z uwagi na wpływ grawitacji, nic, łącznie ze światłem, nie może opuścić.

Marcin Słodkowski Pracownia Reakcji Ciężkich Jonów Zakład Fizyki Jądrowej Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej

Elementy kosmologii. D. Kiełczewska, wykład 15

Teleskopy w Edukacji

Kosmologia. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład IX. Prawo Hubbla

Elementy astronomii w nauczaniu przyrody. dr Krzysztof Rochowicz Zakład Dydaktyki Fizyki UMK 2011

Metody badania kosmosu

Kamera internetowa w dydaktyce i popularyzacji astronomii

Elementy fizyki czastek elementarnych

Ciemna materia i ciemna energia. Andrzej Oleś

Ekspansja Wszechświata

Badanie wysokoenergetycznych mionów kosmicznych w detektorze ICARUS.

LX Olimpiada Astronomiczna 2016/2017 Zadania z zawodów III stopnia. S= L 4π r L

cząstki, które trudno złapać Justyna Łagoda

Elementy kosmologii. Rozszerzający się Wszechświat Wielki Wybuch (Big Bang) Nukleosynteza Promieniowanie mikrofalowe tła Ciemna Materia Leptogeneza

Ocena błędów systematycznych związanych ze strukturą CCD danych astrometrycznych prototypu Pi of the Sky

Wstęp do astrofizyki I

Przyspieszanie cząstek w źródłach kosmicznych

Wstęp do astrofizyki I

Pierwsze światło największego na świecie teleskopu promieniowania gamma

Implication of e ± and pp cosmic ray spectra on properties of dark matter

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

ASTRONOMIA Klasa Ia Rok szkolny 2012/2013

Transkrypt:

Elementy fizyki cząstek elementarnych Grzegorz Wrochna Kosmiczna przyszłość fizyki cząstek czyli gdyby Kopernik żył w XXI w. astronomia cząstek elementarnych (astroparticle physics) kosmiczne akceleratory detektory cząstek kosmicznych błyski gamma projekt π of the Sky

ESO-CERN-ESA Symposium on Astronomy, Cosmology and Fundamental Physics Garching bei München, Germany March 4-7, 2002 The connections between Astronomy, Cosmology and Fundamental Physics are well known, and become closer every day. Recent exciting developments in these fields include the structures in the cosmic background radiation, evidence for an accelerating Universe, searches for dark matter candidates, evidence for neutrino oscillations, space experiments on fundamental physics, and discoveries of extrasolar planets. ESO, CERN and ESA are thus involved in scientific endeavours and technologies which overlap considerably. This joint Symposium is the first to be co-organized and co-sponsored by all three organizations. The symposium is meant to give a broad overview of scientific areas of interest to the communities of the three organizations: current observational cosmology including the microwave background fluctuations and new constraints on the cosmological parameters, searches for dark matter, high energy astrophysics (sources and backgrounds), recent developments and prospects in particle physics, fundamental physics from ground and space, extrasolar planets, and future perspectives at ESO, CERN and ESA. http://www.eso.org/gen-fac/meetings/symp2002/

Astronomiaafizykacząstek Badaniem najbardziej podstawowych praw przyrody zajmują się astronomia (kosmologia) fizyka cząstek elementarnych W ostatnich latach dziedziny te bardzo zbliżyły się do siebie. Fizyka cząstek opisuje prawa rządzące materią na fundamendalnym poziomie, kosmologia - jak ewoluował Wszechświat pod ich wpływem Eksperymenty fizyki cząstek odtwarzają warunki panujące w młodym Wszechświecie W kosmosie nie brak źródeł cząstek o gigantycznych energiach. Wyniki eksperymentów fizyki cząstek są podstawą modeli kosmologicznych. Winiki obserwacji astronomicznych są sprawdzianem fizyki cząstek. Metody eksperymentalne obu dziedzin zbliżyły się do siebie. Coraz więcej eksperymentów z pogranicza.

Kosmiczne akceleratory cząstek supernowe błyski gamma pulsary, pleriony aktywne jądra galaktyk mikrokwazary

Badanie promieni kosmicznych Satellite, ballons AMS γ satellite CCGO, GLAST Ground, Air Shower Arrays CASA - KASCADE - AGASA - AUGER γ telescopes Whipple-CAT-HEGRA-CELESTE H.E.S.S.-MAGIC-VERITAS ν telescopes AMANDA, ANTARES Space observed Shower EUSO knee ankle

Detektory cząstek kosmicznych Detektory neutrin Kamiokande, SNO, Amanda, Antares Detektory kaskad atmosferycznych Agasa, Auger, Kascade KASCADE ANTARES Detektory uniwersalne CosmoLEP, CosmoHERA Detektory WIMPów DAMA, CDMS Detektory na satelitach AMS Teleskopy... AMS DAMA

Energy (ev) 1 TeV Flux Radio CMB Visibe GeV γ-rays

Błyski gamma ang. Gamma Ray Bursts (GRB) krótkie (0.1-100s) pulsy promieni gamma z punktowych źródeł na niebie odkryte w 1967r. przez satelity szpiegowskie USA świecą jaśniej niż cała reszta nieba największe obserwowane kataklizmy 10 51 erg = 10 44 J = 0.001 M Słońca c 2 pochodzą spoza Galaktyki częstość: ~3 dziennie (obecnie rejestrowane ~3/miesiąc)

Błyski gamma 1.20 10 4 BATSE Trigger 8113 1.90 10 4 BATSE Trigger 8121 Ch: (1: 4) Time Res: 1.024 s 1.80 10 4 Ch: (1: 4) Time Res: 0.512 s 1.15 10 4 1.70 10 4 Rate (counts s -1 ) 1.10 10 4 Rate (counts s -1 ) 1.60 10 4 1.50 10 4 1.05 10 4 1.40 10 4 1.30 10 4 1.00 10 4-20 0 20 40 60 Seconds Since Trigger (000521 : 35265.785) 1.20 10 4-40 -20 0 20 40 60 80 Seconds Since Trigger (000526 : 36093.689) Czas trwania 0.1-100 s

Błyski gamma 3.0 10 4 BATSE Trigger 8111 1.8 10 4 BATSE Trigger 8120 Ch: (1: 4) Time Res: 0.256 s Ch: (1: 4) Time Res: 0.064 s 2.5 10 4 1.6 10 4 Rate (counts s -1 ) 2.0 10 4 Rate (counts s -1 ) 1.4 10 4 1.2 10 4 1.5 10 4 1.0 10 4 1.0 10 4-40 -20 0 20 40 Seconds Since Trigger (000519 : 29887.737) 8.0 10 3-6 -4-2 0 2 4 6 Seconds Since Trigger (000525 : 37453.689) Czasem występują dwa maksima

Błyski gamma 2.6 10 4 BATSE Trigger 8116 1.40 10 4 BATSE Trigger 8110 2.4 10 4 Ch: (1: 4) Time Res: 0.512 s 1.30 10 4 Ch: (1: 4) Time Res: 0.256 s 2.2 10 4 1.20 10 4 Rate (counts s -1 ) 2.0 10 4 1.8 10 4 Rate (counts s -1 ) 1.10 10 4 1.6 10 4 1.00 10 4 1.4 10 4 9.00 10 3 1.2 10 4-100 0 100 200 Seconds Since Trigger (000524 : 545.52940) 8.00 10 3-100 -50 0 50 100 Seconds Since Trigger (000518 : 20511.993) Niektóre błyski mają skomplikowaną strukturę i długi czas aktywności

Błyski gamma Pochodzą spoza Galaktyki

Pochodzenie błysków gamma Najgorętszy temat astrofizyki: ~500 prac rocznie Hipotezy: zderzenie czarnych dziur lub gwiazd neutronowych kolaps rotujacej gwiazdy neutronowej powstanie lub kolaps gwiazdy kwarkowej nowa fizyka? Gwiazda neutronowa zapadająca się do czarnej dziury może przechodzić przez egzotyczne stany materii plazma kwarkowo-gluonowa? nowe stany stabilne?

Optyczne odpowiedniki błysków gamma Na ok. 2500 zarejestrowanych błysków jedynie <30 zaobserwowano optycznie słaba zdolność rozdzielcza detektorów gamma małe pole widzenia i duża bezwładność wielkich teleskopów szybki spadek jasności źródła Prawie wszystkie obserwacje wiele godzin po błysku bardzo słabe obiekty >20 m Skala wielkości gwiazdowych magnitudo: m 1 m 2 = 2.5 log 10 (I 2 /I 1 ) najjaśniejsze gwiazdy: ok. 1 m najsłabsze, widoczne gołym okiem: ok. 5 m

ROTSE - optyczna detekcja błysku Jedyny błysk optyczny zarejestrowany tuż po błysku gamma, jasność 8.6 m - widoczny przez lornetkę!

ROTSE Teleobiektywy φ=10cm Automatyczny system naprowadzany sygnałem z satelity

Poszukiwanie błysków optycznych Motywacja: kluczowe dla rozwiązania zagadki błysków gamma wiele nieudokumentowanych obserwacji okiem nowe okno na Wszechświat Nikt dotąd nie obserwował nieba z rozdzielczością czasową sekund Dotychczas astonomia zajmowała się raczej stabilnymi obiektami wielkie teleskopy - powolny ruch długa ogniskowa - małe pole widzenia duża średnica, długie czasy ekspozycji - daleki zasięg małe strumienie danych - analiza off-line

Projekt π of the Sky Rozwiązania zaczerpnięte z eksperymentów fizyki cząstek Stałe monitorowanie ~całego nieba Duży strumień danych Analiza w czasie rzeczywistym (on-line) Wielostopniowy system selekcji (tryger)

π of the Sky 16 sprzeżonych kamer CCD, każda 2048x2048 piksli obiektywy fotograficzne f=50mm, f/2 rozmiar piksla ~15µm, pokrycie kątowe 1 jedna kamera pokrywa 35 x35 całość pokrywa niebo do 20 nad horyzontem (>π sterad) pojedyncze zdjęcie 128 MB częstość odczytu ~5s strumień danych ~30 MB/s

π of the Sky Mody pracy tryger z satelity tryger własny koincydencja z bliźniaczym urządzeniem regularne zdjęcia nieba (~1/h) Algorytmy porównywanie klatek rozpoznawanie gwiazd wykrywanie zmian (błysków) odrzucanie tła samoloty, satelity, błyskawice, meteory, gwiazdy zmienne, świetliki, miony kosmiczne, szum elektroniczny

Lokalizacja π of the Sky Polskie obserwatorium na Las Campanas w Chile duża wysokość czyste powietrze brak chmur zasilanie internet obecność grup ASAS i OGLE

Plany π of the Sky Opracowanie algorytmów w oparciu o dane z kamery ASAS lato 2002 Prototyp (jedna kamera) 6-12.2002 Testy prototypu 1-2.2003 Wykonanie całego systemu wiosna 2003 Pierwsze dane lato 2003 Zapraszam do współpracy! Grzegorz Wrochna wrochna@fuw.edu.pl tel.6281893 pokój 108 w pawilonie IPJ