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CSR 外靶终端实验装置简介

CSR 外靶终端实验装置简介. 孙志宇 Institute of Modern Physics, CAS, Lanzhou 730000. North. SFC – Sector Focusing Cyclotron 上世纪 50 年代末 60 年代初由前苏联引进，用于加速 He 以下的离子。 上世纪 70 年代改造为重离子加速器。 K ＝ 69  E k ( 12 C) = (0 .5 － 17) MeV/u. Building 2#. SFC: up to 10 AMeV SSC: up to 100 AMeV. SSC.

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CSR 外靶终端实验装置简介

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  1. CSR外靶终端实验装置简介 孙志宇 Institute of Modern Physics, CAS, Lanzhou 730000

  2. North • SFC – Sector Focusing Cyclotron • 上世纪50年代末60年代初由前苏联引进，用于加速He以下的离子。 • 上世纪70年代改造为重离子加速器。 • K＝69  Ek(12C) = (0.5－17) MeV/u Building 2# SFC: up to 10 AMeV SSC: up to 100 AMeV SSC • SSC – Separated Sector Cyclotron • 上世纪80年代末建成。 • K＝450  Ek(A/q=2)  110 MeV/u 。 SFC 。 CSRe • CSRm – Cooling Storage Ring main • 2007年完成建造与调试。 • Ek(A/q=2)  1000 MeV/u Building 6# 。 CSRm CSRm: 1.1 AGeV(12C6+), 2.8 GeV(p) CSRe: 0.76 AGeV (12C6+) HIRFL-CSR Complex

  3. N SFC:  10 AMeV (H.I.),17~35 MeV (p) SSC: 100 AMeV (H.I.), 110 MeV (p) CSRm: 1000 AMeV (H.I.), 2.8 GeV (p) SSC SFC CSRe RIBLL2 RIBLL1 CSRm RIBLL1: RIBs at tensof AMeV RIBLL2: RIBs at hundreds of A MeV CSRe: storage ring with deceleration HIRFL: Beam facilities

  4. HIRFL Main Performances

  5. ① Low energy site in general ② Atomic physics exp. site ③ SHANS- Spectrometer for Heavy Atom and Nuclear Structure ④ Heavy ion irradiation exp. site ⑤ RIBLL1– 1st Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou ⑥ ETF– External Target Facility at CSR ⑦ CSRe – Experimental Ring ⑧ PISA ⑨ Tumor therapy site HPLUS 10 HIRFL: Exp. Sites

  6. Main Exp. Setups at HIRFL-CSR • RIBLL 1 • RIBs produced via PF & transfer with primary beams up to Kr • SHANS • Spectrometer of Heavy Atoms & Nuclear Structure • ETF • External Target Facility for RIB experiment & asymmetry nuclear matter research • CSRe • Mass measurement with cooling storage ring SHANS SFC:  10 AMeV (A/q=2) SSC:  100 AMeV(A/q=2) CSRm: 1.0 AGeV (A/q=2) CSRe:  0.76 AGeV (A/q=2) HIRFL - CSR SSC SFC CSRe CSRm RIBLL 1 ETF CSRe

  7. 传统核物理知识 • 放射性(,,)及裂变现象 • 核半径的A1/3规律及核形状 • 核的液滴模型 • 壳模型及“幻数” • 放射性核带来的扩展 • 新的核形状出现：晕核、准分子态 • 沿同位旋自由度变化核半径偏离A1/3规律 • 奇异放射性(直接质子发射、双质子发射、…) • 随同位旋的变化老的幻数可能消失，新的幻数出现 放射性束物理研究

  8. 放射性束物理研究 （N/Z维度上研究原子核和核物质） 极限原子核的性质：质子滴线 少数价核子耦合的奇异量子现象 集体运动模式随同位旋的演变 单粒子性质（幻数）随同位旋的演变

  9. ETF : External Target Facility

  10. Can be done at ETF? Density reachable at CSR energies Possible observables • n/p ratios, / ratios，… • Nucleon differential flow • Hard photons • IMFs: isospin transport / diffusion / isoscaling 12 12 12 18 18 B.A. Li, Nucl. Phys. A708, 365 (2002)

  11. New Detectors • -ball (CsI(Tl) array + Clover) • TPC (at target region) • Si-strip array (behind TPC) • MWPC (inside dipole) • Possible Physics • For RIB Physics • For EoS of asymmetry nuclear matter • For high baryon density matter ETF :External Target Facility 定位：通用谱仪

  12. CSR外靶实验装置 • 偏转磁铁

  13. CSR外靶实验装置 （与靶点距离约为13 m） • 中子探测器 14层（2层纯闪烁体BC-408，12层BC-408+Fe），每层18个探测单元，相邻层单元正交排列

  14. 闪烁体单元两端读出时间分辨随位置的分布 闪烁体单元平均时间分辨随位置的分布 量能器单元平均时间分辨曲线

  15. CSR外靶实验装置 漂移室的预期指标为：位置分辨率＝(0.20～0.26) mm，对最小电离粒子(MIP)的探测效率为95%～97％，能承受的最高计数率104/丝 • 径迹探测器

  16. 被测单元条单端时间分辨 被测单元条的平均时间分辨 CSR外靶实验装置 • 飞行时间探测器 数量： 3组 结构：每组由两层各30根探测单元平行错位组成，有效面积1.2*1.2m2 探测单元：光电倍增管双端读出的BC-408闪烁体，尺寸为120*4*1cm3 位置：可移动

  17. CSR外靶实验装置 单元：CsI＋APD 单元数：6480 CsI晶体总体积：~4105 cm3 • 靶区球

  18. CSR外靶实验装置 • 时间投影室(TPC) 灵敏体积：330330390 mm3 电场方向：上下 信号读出：GEM/MicroMegas 水平方向位置分辨：~200 m 垂直方向位置分辨：~ 1 mm dE/dx分辨：~5%

  19. CSR外靶实验装置 • 硅条探测器阵列 组成：32个粒子鉴别望远镜 粒子鉴别望远镜： 5 cm 5 cm  150 m 双面分条Si + 5 cm 5 cm  500 m 双面分条Si 组成，条宽0.5 mm

  20. 在CSR能区可能的重离子碰撞实验探针 • Pion探针：探测束流能量Ebeam=200－600 MeV/nucleon(阈下和近阈。Pion产生阈能为278MeV/nucleon via NN->NNpi)时丰中子核引起的重离子碰撞中的荷电pi-和pi+产额和能谱以及pi-/pi+产额比率等。 • Kaon探针：探测丰中子核引起的重离子碰撞中的阈下((Kaon产生阈能为1.585 GeV/nucleon via pp->pLamdaK+))K0和K+产额和能谱以及K0/K+产额比率等。 • Σ超子探针：探测丰中子核引起的重离子碰撞中的阈下((Σ产生阈能大约为1.585 GeV/nucleon via pp->pΣ0K+)Σ＋和Σ－产额和能谱以及Σ＋/Σ－产额比率等。 • 中子、质子以及轻粒子探针：测量不同入射能量丰中子核引起的重离子碰撞中n，p，d，t以及3He等轻粒子产额和能谱，n/p产额比率，t/3He产额比率，粒子－粒子HBT关联函数，以及这些粒子的集体流行为(直接流，n-p差分流，t-3He差分流，挤出流，椭圆流，四阶非各向同性流流等)。 • 硬光子探针：测量不同入射能量丰中子核引起的重离子碰撞中的硬光子产生对于对称能的确定以及核介质中核子-核子碰撞截面及其同位旋相关性有重要意义。 • 同位旋弥散：系统测量不同入射能量丰中子核引起的重离子碰撞中的同位旋弥散(isospin diffusion)。同位旋弥散灵敏地依赖于对称能，这对于更精确确定对称能的密度相关性有重要意义。 • 同位旋标度：系统测量不同入射能量丰中子核引起的重离子碰撞中的同位旋标度(isospin scaling)，这对于更精确确定对称能的密度相关性有重要意义。 • 动量相关的同位旋相分离：同位旋相分离(isospin fractionation)是对称能的灵敏探针。实验上已经发现，在丰中子核引起的重离子碰撞中，低密核物质相(核子以及轻碎片)相对于较高密核物质相(较重碎片)通常更加丰中子。最近研究表明，考察同位旋相分离的动量相关性可以很好地确定对称势的动量相关性。 • ？ 在CSR外靶终端实际情形下的可行性?如何实现?

  21. Cooling-Stacking and Acceleration in CSRm 84MeV→12 GeV, Top current (final record) : 3.4 mA, 2.1109 07/03/01 20:32 全过程：注入→储存→冷却→堆积→加速 CSRm实现冷却储存环和加速器的功能

  22. 36Ar8+- 22 MeV/u HIRFL-CSR Commissioning Scheme for Ar-beam Mode: SFC + SSC + CSRm + CSRe HIRFL 36Ar8+- 2 MeV/u K=450 K=69 CSRe 36Ar18+-368MeV/u ECR Ar8+ e-cooling Stripper Ar18+ CSRm 36Ar18+-368MeV/u MMI-36Ar18+

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