1 / 23

Csörgő Tamás MTA KFKI RMKI

Magyarok Amerikában - forró nyomon az ősanyag nyomában. Csörgő Tamás MTA KFKI RMKI. Bevezető Motiváció Kisérletek Elméleti alapok Eredmények Új jelenség Új anyag A legforróbb anyag: tökéletes folyadék Mi folyik itt ?. A Nagy Bumm. Az anyag felépítése: Molekulák, atomok

vachel
Download Presentation

Csörgő Tamás MTA KFKI RMKI

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. Magyarok Amerikában - forró nyomon az ősanyag nyomában Csörgő Tamás MTA KFKI RMKI • Bevezető • Motiváció • Kisérletek • Elméleti alapok • Eredmények • Új jelenség • Új anyag • A legforróbb anyag: tökéletes folyadék • Mi folyik itt ?

  2. A Nagy Bumm • Az anyag felépítése: • Molekulák, atomok • Elektronok, protonok, neutronok • Kvarkok, gluonok • Korai univerzum: forró, táguló rendszer • Kvark-gluon anyag • Hűlés → kifagyás • Ma: ‘fagyott anyag’ • Fagyott világ hasonlata

  3. Nehézion-ütközések: Kis Bumm • Nukleon-olvasztás • Kvarkok bezárása ill. kiszabadítása • Hasonlat: jégből víz vagy gőz • Szárazjég? Vízjég? • Nagy energiájú ütközéssel mindez elérhető (?) • Nehézionok ütközése: forró, táguló rendszer • Elég forró? Régi-új anyag?

  4. Elindított fejlesztési programok: Relativistic Heavy Ion Collider • RHIC: Relativisztikus nehézion ütköztető • Két koncentrikus gyűrű, metszéspontokon ütközések • Nyaláb: p, d, Cu, Au; Tömegközépponti energia: 20-500 GeV/nukleon • 4 kísérleti együttműködés: BRAHMS, PHENIX, PHOBOS (Veres Gábor), STAR • Magyar intézményi részvétel a PHENIX-ben: • KFKI: Csörgő T., Hidas P., Nagy M., Ster A., Sziklai J.,Vértesi R., Zimányi J. • ELTE: Kiss Á., Csanád M., Deák F. • DE: Tarján P., Imrek J., Veszprémi V. • BNL: Dávid Gábor

  5. A RHIC működéséről

  6. Elméleti alapok • Elméleti keret: Standard Model • Stabil elemi részecskék: elektron, proton, (neutron) • A protonnak és neutronnak (kvark) szerkezete van: A kvarkok további, instabil részecskéket alkothatnak (~2000 ismert közülük, élettartamuk: ~10-6 - 10-23 sec) Barionok: 3 kvark kötött állapotok Mezonok: kvark-antikvark állapotok Egzotikum: Pentakvark ?

  7. fermionok kölcsönh. bozonok u up c charm t top g gluon kvarkok erős d down s strange b bottom g foton elektro-mágneses gyenge e electron m muon t tau Z Z bozon leptonok W W bozon ne electron neutrino nm muon neutrino nt tau neutrino A részecskék Standard Modellje Elektron: elemi részecske Proton, neutron, hadronok nem azok  kvarkok Három kölcsönhatás, közvetítő bozonok Erős, gyenge, elektromágneses töltés Erős töltés: szín  QCD: kvantum-szín-dinamika

  8. Az Ősanyag nyomában ... Alapkutatás: • Elméleti igény: az erősen kölcsönható anyag halmazállapotainak vizsgálata a jelenleg elérhető legmagasabb hőmérsékleteken (gyorsító energiákon). • Az erősen kölcsönható anyag halmazállapotai. A 2004-es fizikai Nobel-díj: az erős kölcsönhatás aszimptotikusan szabad -> a kvarkok és gluonok gáz halmazállapotú, igen forró kvark-gluon plazmát alkotnak - ez az elméleti várakozás. • Kísérleti feltételek:szupravezető mágnesek, nehézionok szemből ütköztetése, pénzügyi elkötelezettség (1 milliárd USD főleg USA és Japán + egész világ vezető országai). Jelenlegi élvonal 2 nagy gyorsítónál: • BNL(Amerika): 2000-től,Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) • CERN(Európa): 2008/2009-től, Large Hadron Collider (LHC)

  9. Az erős kölcsönhatás halmazállapotai Tc Z. Fodor, S.D. Katz: Tc = 176±3MeVMeV ~ 2 terakelvin (hep-ph/0511166) hadronok -> kvark-gluon plazma(?) • Hőmérséklet > Tc: Kvark Gluon Plazma. Új halmazállapot(ok?) • Az erős kölcsönhatás aszimptotikusan nagy energiákon szabad • (2004-es Nobel díj, D. J. Gross, H. J. Politzer, F. Wilczek) -> gáz?

  10. Forró nyomon: RHIC kísérletek • Gyorsító adatok: körív: 3.8 km tkp energia: 19-200 AGeV sebesség: 99.995% c felhasznál: protonok, deutérium, réz és arany atommagok nyalábok: 2 szembe nyaláb, mindegyik 120 „csomag”-ban luminozitás: 2 x 1026cm-2 s-1 (Au+Au, 106 ns átfedésekkel) előállít: több ezer új részecskét ütközésenként hőmérséklet: > 2 trillió K (igen forró nyomon!) alapanyag: 20 év alatt 1 gramm arany üzemel: 2000-től LHC (CERN) 2008 (p+p)/2009 (Pb+Pb)-től körív: 27 km (LEP átalakítva) energia: 14 ATeV (korábban: fix target, SPS: Ecms ~ 17 AGeV Pb+Pb)

  11. PHENIX • Fotonok, elektronok, müonok, hadronok azonosítása • A reakció összes szakaszának vizsgálata • Áthatoló próbák: korai állapotot tükrözik • Hadronok: kifagyáskori állapot

  12. 1. mérföldkő: új jelenség • Nagy transzverz impulzusú részecskék elnyomása: PHENIX eredmény a Physical Review Letters címlapján • Az első nagy tudományos elismerés, az első magyarországi szerző: Ster András • A munka dandárját BNL csoport végezte, Dávid Gábor, a brookhaveni magyar vezetésével

  13. elnyelés közegben Mitől csökken a részecskesugarak energiája? Kezdeti feltétel? Új anyag? gluonok összenyomódása Hogy tegyünk különbséget? Kapcsoljuk ki a közeget d+Au ütközések (2003)

  14. A frontális Au+Au ütközésekben nyelődik el a legjobban a részecskesugár (PHENIX, PHOBOS) Au + Au d + Au ellenpróba • Au+Au és d+Au ellenpróba eredménye: Drámai különbség és ellentétes függés az ütközés frontálisságától • A részecskesugarak elnyelődése a frontális Au +Au ütközésekben a legerősebb, a keletkező új anyag miatt lép fel. Final Data Preliminary Data

  15. A STAR kisérlet a RHICnél Brazil: Universidade de Sao Paulo China: IHEP – Beijing IMP - Lanzou IPP – Wuhan USTC SINR – Shanghai Tsinghua University Great Britain: University of Birmingham France: IReS Strasbourg SUBATECH - Nantes Germany: MPI – Munich University of Frankfurt India: IOP - Bhubaneswar VECC - Calcutta Panjab University University of Rajasthan Jammu University IIT - Bombay VECC – Kolcata Poland: Warsaw University of Tech. Russia: MEPHI - Moscow LPP/LHE JINR - Dubna IHEP - Protvino U.S. Laboratories: Argonne Berkeley Brookhaven U.S. Universities: UC Berkeley UC Davis UC Los Angeles Carnegie Mellon Creighton University Indiana University Kent State University Michigan State University City College of New York Ohio State University Penn. State University Purdue University Rice University Texas A&M UT Austin U. of Washington Wayne State University Yale University

  16. pedestal and flow subtracted STAR: Szögeloszlások és kifutó-befutó sugárpárok “Kifutó” irány: p+p, d+Au, Au+Au hasonlóan viselkedik “Befutó” irány: Au+Au ütközésben elnyelődés, p+p és d+Au - nincs ez A befutó részecskesugarak elnyelődése a frontális Au+Au ütközésekben létrejövő új anyagon

  17. 2. mérföldkő: új anyagfajta • d+Au ütközésekben nem megfigyelhető az új jelenség • Nem az Au mag szerkezetmódosulása • Au+Au: új anyag • PHENIX-Magyarország együttműködés: 10 magyar a PHENIX szerzői listán

  18. z y x   Eredmények V2 - elliptikus folyás dn/d ~ 1 + 2v2(pT)cos (2 ) Kollektiv mozgás (hidrodinamika) jele. Az adatok hidrodinamikai képben értelmezhetőek a 2000 MeV alatti pt tartományban. M. Csanád, T. Csörgő, A. Ster et al. http://arXiv.org/abs/nucl-th/0512078

  19. 3. mérföldkő: 2005 vezető fizikai híre Amerikai Fizikai Intézet: 2005 legfontosabb eseménye! PHENIX: 3x AIP Top Physics Story RHIC első éveit összegző cikkek: Top Physics Story #1 2005

  20. Analógia RHIC tűzgömb  Nap • Core  Sun • Halo  Solar wind • T0,RHIC ~ 210 MeV  T0,SUN ~ 16 million K • Tsurface,RHIC ~ 100 MeV  Tsurface,SUN  ~6000 K

  21. Tökéletes folyadék? ! Tökéletes ≠ ideális! Tökéletes: elhanyagolható viszkozitás és hővezetés Ideális: összenyomhatatlan Viszkozitásh: nyíróellenállás mértéke Alacsony viszkozitásNagy hatásk.m. Erős csatolás Lényeges mérőszám: kinematikai viszkozitás AdS/CFT megfeleltetés: hep-th/9711200, gr-qc/0602037, hep-th/0405231 Viszkozitás-mérés: nucl-ex/0609025, arxiv:0704.3553, nucl-th/0606061, nucl-ex/0611018 A jelenleg ismert legforróbb anyag: Folyadék halmazállapotú Az eddig előállított legtökéletesebb folyadék

  22. Allegória és költészet a fizikában

  23. A PHENIX együttműködés

More Related