Az ősrobbanás nyomában

Csanád M.TDK hétvége 2004., Eger

Az ősrobbanás nyomában

Csanád Máté(ELTE, PhD)

A nehézionfizika módszerei és eredményei, a RHIC

• Miért nehézionok?

• A kutatás módszerei

• Kutatási helyszínek

• Eredmények

• Részvétel, bekapcsolódás


Nagy Bumm

• Korai univerzum: forró, táguló rendszer

• Kvarkanyag, kvark-gluon plazma

• Protonok, neutronok kifagyása


Kis Bumm

• Protonolvasztás• Kvarkok bezárása ill.

kiszabadítása• Hasonlat: jégből víz majd gőz• Nagy energiájú ütközéssel

mindez elérhető (?)

• Nehézionok ütközése: forró, táguló rendszer

• Elég forró? Régi-új anyag?


Elméleti számítások

Kvantumszíndinamika (QCD): kvarkok, gluonok, erős kh.

Állapotegyenlet:

• Rács- és perturbatív QCD

• Nulla barion-sűrűség

• Fázisátmenet

Perturbatív QCD(Lévai P.)

Hadronizáció

• Perturbatív QCD

Kvark koaleszcencia(Zimányi J., Bíró T.)

Fázisgörbe:

• Rács-QCD

• Véges barion-sűrűség

• Nem mindig éles a fázisátmenet

Rács QCD(Fodor Z., Katz S.)


Kutatási helyszínek: CERN

• SPS: Pb+Pb @ Ecms = 12.6 GeV/nukleon

• h+p, p+p, p+Pb, Pb+Pb ütközések

• 7 kisérleti együttműködés: NA44, NA45, NA49, NA50, NA52, NA57, WA98

• KFKI-ELTE részvétel az NA49 kisérletben

• A jövő: LHC, de ott nem nehézion-fizika lesz elsősorban

• Tervezett kísérletek magyar résztvevőkkel: ALICE, CMS


Kutatási helyszínek: BNL

• RHIC: Au+Au @ Ecms = 200 GeV/nukleon

• Au+Au, p+p, d+Au ütközések

• 4 kisérleti együttműködés:BRAHMS, PHENIX, PHOBOS, STAR

• Magyar részvétel a PHENIX kisérletben:

• KFKI: Csörgő T., Ster A., Zimányi J.• ELTE: Kiss Á., Csanád M.• DE: Dávid G., Tarján P., Imrek J., Vértesi R.,

Veszprémi V.


A brookhaveni komplexum


A 4 RHIC kisérlet

PHENIX: 12 ország, 57 intézet, 460 fő STAR: 10 ország, 39 intézet, 310 fő PHOBOS: 3 ország, 8 intézet, 107 főBRAHMS: 6 ország, 12 intézet, 52 fő


PHOBOS

• Sok ütközés vizsgálata

• Ritka, szokatlan ütközések keresése: új fizika azonosítása

• Fázisátmenet: fluktuációk növekedése


STAR• Solenoidal Tracker

at RHIC • 1200 tonna• Sok részecske

nyomon követése• Kvark-gluon plazma

szignatúráját keresi• Hadronok közötti

kölcsönhatás vizsgálata


BRAHMS

• Broad Range Hadron Magnetic Spectrometer

• Töltött hadronok vizsgálata

• Keskeny szögtartomány• Precíz energiamérés


PHENIX

• Pioneering High Energy Ion Experiment

• 4000 tonna• Fotonok, elektronok,

müonok, hadronok vizsgálata

• Röntgen-vizsgálathoz hasonló


A PHENIX csoport


A kutatás menete

1. A kísérleti berendezés fizikai összeállítása

2. Az adatfelvételt irányító programok megírása

3. A berendezés működtetése – adatfelvétel

4. Adatanalízis

5. Elméleti kutatás


Részletek• Fizikai összeállítás, karbantartás

• gyakorlati tudás (elektronika)• kísérlet részletes ismerete

• Működtető programok megírása• C++• egyéb specifikus programcsomagok

• A berendezés működtetése• komoly felelősség• a szabályok pontos ismerete és maradéktalan betartása

• Adatok analízise• bármely eredmény KÖZÖS• elméleti és kísérleti tudás egyaránt

• Elméleti kutatás: a hab a tortán

• Fontos: alkalmazkodó képesség (csapatjáték!), problémamegoldó készség, kitartás


Kísérleti módszerKeletkező részecskék

vizsgálata Au+Au ütközésekben

Új anyag? elnyelés közegben

Mi lehetne referencia? Kapcsoljuk ki a közeget d+Au ütközések

A „befutó” sugár elnyelődik

A „kifutó” részecskesugár nem nyelődik el


Eredmények

• Drámai különbség és ellentétes függés az ütközés frontálisságától• Legerősebb elnyelődés: frontális Au+Au ütközésekben• A keletkező új anyag sűrűsége, színessége miatt lép fel• Új jelenség, „hivatalos” neve: jet quenching!

R, nukleáris modifikációs faktor:eltérés az elemi nukleon-nukleon ütközésekkel való leíráshoz képest


Phys. Rev. Letters címlap


Eredmények összefoglalása

• Első néhány milliomod másodpercben létrejövő állapotot hozunk létre

• Még fel kell térképeznünk a most megpillantott régi-új anyagot, (nyomását, hőmérsékletét, méreteit, részecskéit)

• Még nem tudjuk, hogy ez a kvark-gluon plazma-e

„…megtaláljuk Indiát, de az sem baj, hogyha felfedezzük Amerikát…”

• Au+Au kísérlet és d+Au ellenpróba, 4 független mérés

• Új anyag jött létre!

• Nagy energiasűrűségű, „színes”

• Korábbi kísérletekben ilyen anyag nem jött létre


Társadalmi visszhang

• Big Bang machine gets down to workMSNBC News, 2000. jún. 14., http://www.msnbc.com/news/314049.asp?cp1=1

• The Matter of the Big Bang Times of India, 2000. jún. 25 http://timesofindia.indiatimes.com/cms.dll/html/uncomp/articleshow?msid=31830

• 'Little' Big Bang stumps scientistCNN, 2002. nov. 20. http://www.cnn.com/2002/TECH/space/11/13/little.bang/

• In a Lab on Long Island, a Visit to the Big BangNew York Times, 2003. jan. 14.

• Scientists Report Hottest, Densest Matter Ever Observed New York Times, 2003. jún. 19. http://www.nytimes.com/2003/06/19/science/19PLAS.html

• RHIC unveils new results PhysicsWeb, 2003. jún. 19. http://physicsweb.org/article/news/7/6/14


Magyar részvétel• Megalakult a PHENIX-Magyarország, 10 magyar a PHENIX

cikkeken

• Debrecen: 1996 óta, • Dávid Gábor: ős-PHENIXes• Tarján Péter, Vértesi Róbert, Imrek József: sok fiatal diák

• KFKI RMKI: 1998 óta• Columbia University - KFKI RMKI együttműködés, (Gyulassy

M., B. Cole, W. A. Zajc)• Csörgő Tamás: elméleti fizika felől nyitás a kísérletek felé• Ster András: a kísérlet indulása óta részt vesz a mérésekben

• Speciális feladatok: frontalitás meghatározás (ZDC), korrelációk vizsgálata (HBT), végállapot rekonstrukció

• Veres Gábor:• PHOBOS és MIT• Azonosított részecskék analízise, trigger rendszer

• ELTE: szabad a pálya a magyar diákoknak!


Bekapcsolódás

• Hatalmas, nemzetközi együttműködés• Tapasztalatszerzés

• Fontos kísérleti cikkek

• A kutatások frontvonalában való részvétel• Hozzáférés a legújabb kísérleti eredményekhez

• Lehetőség a saját elméleti eredmények vizsgálatára

• Sok csatlakozási pont• PHENIX-ben való részvétel: adatfelvéltel, adatanalízis

• Elméleleti kutatások: sok megoldatlan rejtély, probléma

• Kapcsolat:• Csörgő Tamás: [email protected]

• Veres Gábor: [email protected]

• Csanád Máté: [email protected]


Teendők

• RHIC iskola• Weben• Személyesen

• Honlapokwww.bnl.govwww.rhic.bnl.gov

• Email• Csörgő Tamás

[email protected]

• Veres Gábor [email protected]

• Csanád Máté [email protected]

• Quark Matter• Weben• Személyesen

http://www.kfki.hu/~csorgo/school04/

http://qm2005.kfki.hu/


Köszönöm a figyelmet

Documents

Az ősrobbanás nyomában