1 / 39

Politechnika Warszawska

Festiwal Nauki - 2004. Politechnika Warszawska. Wydział Fizyki. Krystyna Wosińska Zakład Fizyki Jądrowej Pracownia Reakcji Ciężkich Jonów. Droga Mleczna – nasza Galaktyka. Inne galaktyki.

gordon
Download Presentation

Politechnika Warszawska

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Festiwal Nauki - 2004 Politechnika Warszawska Wydział Fizyki

  2. Krystyna Wosińska Zakład Fizyki Jądrowej Pracownia Reakcji Ciężkich Jonów

  3. Droga Mleczna – nasza Galaktyka

  4. Inne galaktyki... Galaktyki sfotografowane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a skierowany na „pusty” obszar nieba w Wielkiej Niedźwiedzicy.

  5. Charakterystyczne linie widmowe pierwiastków Obserwujemy przesunięcie linii widmowych galaktyk ku czerwieni Efekt Dopplera Ucieczka galaktyk

  6. Prawo Hubble’a (1929): Prędkość ucieczki galaktyk rośnie wraz z odległością: v = H·r v – prędkość galaktyki r – odległość galaktyki H – stała Hubble’a

  7. Zasada kosmologiczna: • We Wszechświecie nie ma wyróżnionych miejsc. • Wszechświat z każdego miejsca "wygląda" tak samo.

  8. Wszechświat rozszerza się Szybka ekspansja – zbyt mała gęstość materii, aby grawitacja mogła powstrzymać rozszerzanie (ujemna lub zerowa krzywizna Wszechświata – Wszechświat nieskończony) Wolna ekspansja – grawitacja powstrzymuje rozszerzanie i w przyszłości spowoduje kurczenie się Wszechświata (duża gęstość materii – dodatnia krzywizna Wszechświata – Wszechświat skończony)

  9. Pomiary promieniowania mikrofalowego wykonane przez sondę wystrzeloną 30.06.2001. Wynik (2003): Wszechświat jest płaski! http://hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/elementy04/wyklad09.pdf

  10. Obserwowane rozszerzanie się Wszechświata prowadzi do wniosku, że kiedyś Wszechświat był mniejszy. WielkiWybuch • Odległości między galaktykami równe zeru. • Czas rozpoczął się w chwili Wielkiego Wybuchu – nie ma sensu rozpatrywać, co było przedtem. • Gęstość materii nieskończona – osobliwość w równaniach matematycznych. • Materia w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu w innej postaci niż obecnie.

  11. Jakie są najmniejsze składniki materii? Co tam jest w środku...?

  12. atom jądro proton neutron elektron kwark

  13. Cząstki przenoszące oddziaływania: Elektromagnetyczne foton Słabe W+,W-,Z0 Silne gluon Każdej cząstce odpowiada antycząstka

  14. Uwięzienie kwarków • Oddziaływanie między kwarkami rośnie wraz z odległością. • Próba rozdzielenia kwarków prowadzi do wytworzenia nowej pary kwark-antykwark (jest to proces korzystniejszy energetycznie). mezon D- mezon D+ mezon c Zamiana energii na masę

  15. Jak wytworzyć plazmę kwarkowo-gluonową? • Zwiększyć: • ciśnienie temperaturę Takie warunki panowały we Wszechświecie tuż po Wielkim Wybuchu

  16. Historia Wszechświata 10-43 s • Nie potrafimy opisać Wszechświata w tej fazie. • Wszechświat rozszerza się bardzo szybko. • Nierozróżnialne oddziaływania są w równowadze z materią i antymaterią. Temperatura 1032 K

  17. Historia Wszechświata 10-34 s • Dalsze rozszerzanie – maleje gęstość i temperatura. • Oddziaływanie silne oddziela się od oddziaływań elektrosłabych. • Materia w postaci plazmy kwarkowo-gluonowej. Temperatura 1027 K

  18. Historia Wszechświata 10-5 s • Kwarki łączą się w protony i neutrony. • Antymateria zaczyna zanikać - promieniowanie ma zbyt małą energię, aby ją wytwarzać. Temperatura 1010 K

  19. Historia Wszechświata 3 minuty • Protony i neutrony tworzą lekkie jądra (D, He, Li). • Ustala się zawartość lekkich izotopów we Wszechświecie. Temperatura 109 K

  20. Historia Wszechświata 300 000 lat • Powstają atomy – elektrony zostają wychwycone przez jądra. • Materia staje się przezroczystadla fotonów. • Z tego okresupochodzi obserwowane obecnie promieniowanie reliktowe. Temperatura 6000K

  21. Historia Wszechświata 1 000 000 lat • Powstawanie galaktyk i gwiazd. • Synteza jądrowa w gwiazdach – powstawanie pierwiastków ciężkich. Temperatura 18K

  22. Historia Wszechświata 13 700 000 lat • Chwila obecna Temperatura 2,7K

  23. Jak możemy zweryfikować teorię Wielkiego Wybuchu?

  24. Plazma kwarkowo-gluonowa Wczesny Wszechświat Temperatura, K Tc=31012 K Gwiazdyneutronowe 1 10 Względna gęstość materii jądrowej

  25. Zderzenia jąder o wielkich energiach – wytwarza się stan materii o wysokiej temperaturze i ciśnieniu. czas Emisja cząstek Gaz hadronowy Faza mieszana Plazma kwarkowo-gluonowa Stanprzedrównowagowy przestrzeń

  26. Brookhaven National Laboratory, Long Island (USA) Eksperyment rozpoczęty w 2000 roku RHIC - Relativistic Heavy IonCollider (Relatywistyczny Zderzacz Ciężkich Jonów)

  27. Akcelerator w tunelu 4 m pod ziemią przyspiesza przeciwbieżne wiązki jąder atomowych do prędkości 99,95 prędkości światła. Wiązka odchylana jest w polu magnetycznym wytwarzanym przez nadprzewodzące magnesy umieszczone w ciekłym helu o temperaturze 4,5 K.

  28. RHIC • Energia zderzenia Ecms = 200 GeV • Tysiące zderzeń na sekundę • Podczas zderzenia wytwarza się temperatura 10 000 razy wyższa niż na Słońcu W eksperymentach bierze udział ponad 1000 fizyków z całego świata Grupa naukowców i studentów z Wydziału Fizyki P.W. uczestniczy w eksperymencie STAR

  29. Rejestracja cząstek Cztery eksperymenty na zderzaczu RHIC

  30. Rejestracja cząstek

  31. Ekperyment STAR E = mc2 Zamiana energii w masę

  32. W poszukiwaniu plazmy kwarkowo-gluonowej... W zderzeniu dwóch jąder ołowiu... ...mogą powstać nowe cząstki zwane J/PSI http://info.fuw.edu.pl/~ajduk/Public/SCIENCE/qgp.html

  33. W poszukiwaniu plazmy kwarkowo-gluonowej... Jeśli w zderzeniu powstanie plazma kwarkowo-gluonowa, to niektóre cząstki J/PSI ulegną zniszczeniu, za to powstaną inne cząstki – kwarki dziwne. Pojawi się też więcej cząstek rozpadających się na pary elektronowe. Badając, ile i jakich cząstek powstało w zderzeniu, możemy stwierdzić, czy uformowała się plazma kwarkowo-gluonowa i jak ewoluowała. Niestety, wyniki nie są jednoznaczne... http://info.fuw.edu.pl/~ajduk/Public/SCIENCE/qgp.html

  34. Proton/deuteron nucleus collision Nucleus- nucleus collision ośrodek? brak ośrodka Medium? No Medium! Zderzenie jądro-jądro Zderzenie proton-deuteron Thomas K Hemmick, Stony Brook University Quark Matter 2004, Oakland CA

  35. KONIEC poszukiwań plazmy kwarkowo-gluonowej The END of searching for the QGP POCZĄTEK badania jej własności • The BEGINNING of measuring its properties • 12D Correlations • Heavy Quarks • Direct Photons • Leptons • and its relation to CGC Miklos Gyulassy, Columbia University Quark Matter 2004, Oakland CA

  36. Następne przygotowywane eksperymenty: LHC (Large Hadron Colider) – 2007r. Wielki Zderzacz Jonów CERN Genewa (Szwajcaria/ Francja)

  37. Eksperyment ALICE

  38. Nowe możliwości badania materii RHIC LHC • Energia (GeV) 200 • Liczba rejestrowanych cząstek 850 • Temperatura (T/Tc) 1,9 • Gęstość energii (GeV/fm3) 5 • Czas „życia” plazmy 2 - 4 • kwarkowo-gluonowej (fm/c) 5500 28 razy 1500-8000 ? 3,0-4,2 goręcej 15-60 gęściej  10 dłużej Quark Matter 2004, Oakland CA Yves Schutz

  39. Eksperyment ALICE 937 naukowców 77 instytutów 28 krajów Grupa naukowców i studentów z Wydziału Fizyki P.W.

More Related