Badanie zależności energii symetrii od gęstości Eksperyment

E ρ,δ ≈E ρ,δ=0 +Esym ρ δ2 , δ=ρn−ρp

ρn+ρp

Badanie zależności energii symetrii od gęstości Eksperyment ASYEOS w GSI Darmstadt

Równanie stanu materii jądrowej:

Opiekun: dr hab. Janusz Brzychczyk

Przewidywania teoretyczne zależności energiisymetrii od gęstości wykazują duże rozbieżności,które ciągle nie są ograniczone przez danedoświadczalne.

Supernova collapse

ρp / ρn ≤ 0.1 – 0.2

ρc ≤ (2-15)ρ0

Zależność energii symetrii od gęstości jest jednym z kluczowych zagadnień badanachw fizyce jądrowej w ostatnich latach. Znajomość jej jest niezbędna między innymi do:

opisu reakcji jądrowych z udziałem ciężkich jonów wyznaczenia granic stabilności jąder atomowych modelowania wybuchu sepernowych określenia struktury gwiazd neutronowych.

Eksperyment ASYEOS

Grupa krakowska:

IF UJ J. Brzychczyk, S. Kupny, P. Lasko, Z. Sosin, A. WielochIFJ PAN J. Łukasik, A. Budzanowski, B. Czech, P. Pawłowski, I. Skwirczyńska

Side flow v1

Eliptic flow v2

W maju 2011 roku wykonany został przez międzynarodowy zespół badawczy (ASYEOS)nowatorski eksperyment w GSI Darmstadt z zastosowaniem wiązek radioaktywnych.Celem eksperymentu jest uzyskanie informacji o energii symetrii dla dużych gęstości materiijądrowej na podstawie pomiaru emisji neutronów, protonów i lekkich fragmentów emitowanychw trakcie wczesnej fazy zderzenia ciężkich jąder atomowych.

Detektor KRATTA

Jednym z istotnych elementów systemu detekcyjnego w eksperymencie ASYEOS był detektorKRATTA, zaprojektowany i zbudowany przez nasz krakowski zespół. Jest to zespół 35 modułów,którymi są wielowarstwowe teleskopy półprzewodnikowoscyntylacyjne. Detektor służył dorejestracji lekkich cząstek naładowanych w szerokim zakresie energii, zapewniając identyfikacjęwszystkich izotopów.Uzyskane dane pomiarowe są obecnie przedmiotem analizy. Zapraszamy do udziału w pracy naszego zespołu !

Tomasz Kozik, ZFGM, Kolaboracja FAZIA , 10 kwietnia 2012 5

Innowacyjne metody detekcji produktów reakcji ciężkojonowych indukowanych Innowacyjne metody detekcji produktów reakcji ciężkojonowych indukowanych

wiązkami radioaktywnymiwiązkami radioaktywnymi..Innowacyjne metody detekcji produktów reakcji ciężkojonowych indukowanych Innowacyjne metody detekcji produktów reakcji ciężkojonowych indukowanych

wiązkami radioaktywnymiwiązkami radioaktywnymi..

Przyszłość fizyki jądrowej w perspektywie najbliższych kilkunastu lat będzie w dużej mierze zdeterminowana poprzez trwający obecnie intensywny rozwój instalacji nowej generacji, dostarczających wiązki jądrowe spoza ścieżki stabilności (SPIRAL2/GANIL, FAIR/NUSTAR, SPES/LNL, EURISOL). Nowa generacja wiązek radioaktywnych to przede wszystkim zwiększenie intensywności o 2 do 3 rzędów wielkości w porównaniu z aktualnie dostępnymi, czyli wzrost do poziomu osiąganego standardowo w instalacjach stabilnych wiązek. Drugą cechą jest przesunięcie górnej granicy energetycznej od kilku MeV/nukleon dostępnych standardowo obecnie do energii dochodzących do 1 GeV/nukleon.

Obydwa te atrybuty otwierają całkiem nowe możliwości badawcze w wielu obszarach tematycznych, w szczególności w dziedzinie związanej z równaniem stanu materii jądrowej. Pomiary efektów izospinowych wymagają pełnej identyfikacji ładunków i mas fragmentów czemu nie może sprostać żaden z istniejących systemów detekcyjnych (INDRA, CHIMERA). Po kilku latach innowacyjnorozwojowych prac badawczych kolaboracja FAZIA (Four π A and Z Identification Array) zdefiniowała warunki techniczne i metodologię pomiarową pozwalającą zbudować system detekcyjny o wysokiej kątowej i energetycznej zdolności rozdzielczej, niskim progu energetycznym, mobilny ze względu na małe gabaryty, pozwalający na nieograniczoną rozdzielczość ładunkową oraz izotopową do Z 50. Osiągnięcie tak wygórowanych parametrów systemu stało się możliwe dzięki ≈zaproponowaniu, opracowaniu i zastosowaniu szeregu nowatorskich rozwiązań, z których najważniejsze to:

Multidétecteur 4π−INDRA

Opiekun: dr hab. Tomasz Kozik





• zastosowanie całkowicie cyfrowej techniki obróbki sygnału

• identyfikacja mas fragmentów poprzez digitalizacje impulsów w czasie rzeczywistym oraz analizę kształtu impulsu (DPSA

– Digital Pulse Shape Analysis) oryginalnymi algorytmami matematycznymi

• opracowanie modułów ultraszybkiej elektroniki cyfrowej w oparciu o własne, oryginalne projekty układów scalonych typu

ASIC (Application Specific Integrated Circuits), układy próbkująco – konwertujące (Sampling ADC’s)

• opracowanie bardzo szybkiej elektroniki czołowej o unikalnej dynamice sygnałowej

• zdefiniowanie i rozwiązanie szeregu problemów związanych z materiałem detektorów krzemowych, które uniemożliwiały

zastosowanie DPSA, z których najistotniejsze to kanałowanie w sieci krystalograficznej oraz niejednorodność oporności

• zastosowanie detektorów krzemowych o unikalnych parametrach, otrzymywanych w wyniku zastosowania innowacyjnych

technologii, domieszkowanie półprzewodników poprzez reakcje z neutronami ( nTD neutron Transmutation Doping)

Caloric curves Scaling Laws Correlations Fluctuations Bimodality

Equation of State Phase TransitionE x o t i c N u c l e i





Proponowana praca magisterska lub doktorska może dotyczyć jednego z czterech problemów pozostających do rozwiązania:

• Przygotowanie propozycji programu eksperymentalnego związanego z zagadnieniem

równania stanu materii jądrowej. Program będzie realizowany przy pomocy systemu

pomiarowego sprzęgającego wersję prototypową detektora FAZIA z detektorem INDRA

• Poszukiwanie efektywnych algorytmów matematycznych identyfikacji fragmentów reakcji

ciężkojonowych metodą Analizy Kształtu Impulsu próbkowanego cyfrowo – praca na

pograniczu informatyki i matematyki

• Zaprojektowanie i uruchomienie programowalnego testera do symulacji danych

generowanych przez moduł Block Card w systemie DAQ eksperymentu FAZIA. (Język

VHDL)

• Zbudowanie środowiska do analizy ruchu sieciowego generowanego w systemie akwizycji

danych eksperymentu FAZIA. (Język VHDL)

Poszukiwanie punktu krytycznego materii hadronowej - eksperyment NA61/SHINE przy SPS w

CERN-ie

SHINE -SPS Heavy Ions and Neutrino Experiment

opiekun: prof. dr hab. Roman Płaneta

Wykres fazowy wodyjest dobrze poznany

Własności przejścia fazowego pomiędzy gazem hadronowym a plazmą kwarkowo-gluonową

są słabo znane

przejście fazowe pierwszego rodzaju

Baryochemical potential (MeV)

Tem

pera

ture

(M

eV

)

NA61/SHINE

??

punkt krytyczny

XLI Zjazd Fizyków Polskich 9

Poszukiwanie punktu krytycznego-rezultaty uzyskane przez NA49

pierwsze wskazania naistnienie maksimum wielkości mierzącychkrytyczność zachowania systemu

Wielkość systemu przy energii 158 GeVEnergia dla centralnych zderzeń Pb + Pb

11

p+p

Be+Be

Ar+Ca

Xe+La

Pb+Pb

p+Pb 13 20 30 40 80 160

2012/14

2014

2015

2011-2012

2009/10/11

energy (A GeV)

13 20 30 40 80 160

Pb+Pb

p+p

C+C

Si+Si

energy (A GeV)

NA61 ion program NA49 (1996-2002)

Wykonane i planowane pomiary

Proponowana praca magisterska może obejmować uczestnictwo w pomiarach, testowaniu detektorów wiązki, kalibracji i analizie danych eksperymentalnych.

Więcej informacji o eksperymencie NA61/SHINE można znaleźć na stronie kolaboracji:

https://na61.web.cern.ch/na61/xc/index.html

Badanie możliwości syntezy hiperciężkich jąder atomowych o egzotycznych kształtach - eksperyment

BREAKUP

opiekun: prof. dr hab. Roman Płaneta

W połowie ubiegłego wieku Wheeler zasugerował możliwość istnienia jąder atomowych o egzotycznych kształtach. W następnych latach pokazano w ramach obliczeń modelowych, że jądra o kształtach bańki lub toroidu mogą być stabilne, jeśli są one znacznie cięższe od znanych jąder superciężkich.

Pomiary dla reakcji Au + Au przy energii 23 MeV/nukleon zostały wykonane w laboratorium INFN-LNS w Katanii za pomocą

detektora CHIMERA

13.04.12 IWM 2011 14

CHIMERA – CCharged harged HHeavy eavy IIon on MMass and ass and EEnergy nergy RResolving esolving AArrrraayyCHIMERA – CCharged harged HHeavy eavy IIon on MMass and ass and EEnergy nergy RResolving esolving AArrrraayy

Zalety CHIMERY:• 1192 teleskopów Si-CsI• niski próg detekcyjny 1 MeV/A• pokrywa 94% 4π• identyfikacja ładunkowa, masowa i

izotopowa

13.04.12 IWM 2011 15

Rozkłady ładunkowe produktów reakcji Au + Au przy 23 MeV/nukleon

13.04.12 IWM 2011 16

W tej chwili kalibracja danych jest znacznie zaawansowana. Zakończono identyfikację ładunków fragmentów metodą ΔE-E. Trwa identyfikacja mas fragmentów metodą czasu przelotu.

Celem proponowanej pracy magisterskiej będzie analiza zebranych danych eksperymentalnych i modelowanie procesów formowania się egzotycznych układów w ramach dynamicznych modeli reakcji jądrowych. Te prace będą wykonywane we współpracy z panem mgr Rafałem Najmanem, który przygotowuje rozprawę doktorską.

Paweł Staszel Konwersatorium PTF oddział katowicki, Katowice 25.02.2009 18

c

Projekt

C B MCompresed Baryonic Matter

czyli badanie gęstej materii barionowej

Opiekun: dr hab. Paweł Staszel

840 GeV/n

Eksperyment CBM prowadzony będzie w budowanym ośrodku FAIR (Darmstadt, Niemcy). Początkowo wiązki jonów padające na tarczę stacjonarną będą mały energie z zakresu 8-14 GeV/n a po uruchomieniu SIS300 do energii 45 GeV/n

CBM (Compressed Baryonic Matter)

Gęstość barionów netto w centralnych kolizjach Au+Au

Diagram fazowy QCD

fazę wymrożenia chemicznego możemy badać mierząc „miękkie” hadrony produkowane w dużych ilościach (bulk observables)

Aby zbadać wcześniejsze fazy musimy mierzyć rzadkie cząstki próbkujące (rare probes):• cząstki o wysokim pędzie• cząstki rozpadające się na leptony• cząstki zbudowane z kwarku(ów) powabnych (J/ψ,D,Λc)

Przywidywania - czyste sygnatury?→ trzeba mierzyć „wszystko" łącznie z rzadkimi cząstkami próbkującymi → systematyczne badanie różnych systemów (pp, pA, AA, energia) cel: cząstki próbkujące & globalna charakterystyka ośrodka (medium)!

Główny cel eksperymentu CBM to badanie diagramy fazowego materii QDC. Taką materię możemy wytwarzać zderzając jądra atomowe

Detektor CBM

TRDs(4,6,8 m)

STS (Silicon Tracking System)5 – 100 cm

Przewidywane możliwości pomiarowe

Maksymalna intensywność wiązki: 109 jonów/s10 tygodni reakcji Au+Au przy energii wiązki 25 AGeV

bez selekcji zdarzeń (minimum bias) 25kHz

→ nieograniczona statystyka dla cząstek obfitych (π, p, K, Λ)

→ 106 mezonów ρ, ω, φ, 108 Ξ, 106 Ω (produkcja dziwności, widma, pływ, korelacje, fluktuacje) tryger dla “otwartego” powabu umożliwi pomiar przy 100kHz → 104 mezonów z “otwartym” powabem tryger dla czarmonium umożliwi pomiar przy 10MHz

→ 106 J/Ψ (produkcja powabu, widma, pływ, korelacje, fluktuacje)

Temat proponowanej pracy magisterskiej:

„Symulacje możliwości pomiaru lekkich mezonów wektorowych (ρ, ω, φ) w eksperymencie CBM poprzez ich rozpad na pary e+ e- dla reakcji Au+Au przy energiach SIS100”

opiekun: dr hab. Paweł Staszel

Eksperymentalne poszukiwanie jąder superciężkich

Where is the limit of heaviest elements? What about the Island of Stability? Where is the limit of heaviest elements? What about the Island of Stability?

A. S

ob iczewsk

i (1 966)

W.J. Ś

wiąte ck

i (1 966)

Opiekun: dr hab. Andrzej Wieloch

Independent confirmation of discovered elements

Synteza :

Masywnytransfer:(DIC)

Metody wytwarzania superciężĸich pierwiastków

Ca+Pu>114

2009

Ca+Cm>116

GANIL (synteza) CEAN

Texas A&M (DIC) COLLEGE STATION

Współpraca:

Obejmuje: budowę detektorów (PPAC, SID itd.) konstrukcję specjalistycznej elektroniki do detektorów eksperymenty (GANIL, Teksas A&M) analizę wyników eksperymentów obliczenia modelowe i symulacje

Nasze badania nad produkcją superciężkich jąder:

Podejście klasyczne (GANIL): T. Kozik, P. Psonka, Z. Sosin, J. Sebastian, A. Wieloch

Zderzenia głęboko nieelastyczne (Texas A&M): Z. Majka, A. Wieloch

Proponowana tematyka prac magisterskich:

Osobom zainteresowanym proponujemy: udział w wykonaniu pomiarów, analizie danych, metody detekcji jąder SHE (budowa, testy detektorów), wykonanie obliczeń modelujących reakcje syntezy.

http://twin.if.uj.edu.pl

Documents

Badanie zależności energii symetrii od gęstości Eksperyment