Badania doświadczalne w

dziedzinie fizyki oddziaływań

elementarnych przy

akceleratorze COSY w Jülich

Marcin Berłowski, Zakład Fizyki Wielkich Energii IPJ

Sympozjum IPJ 26.VI.2007

Plan wystąpienia

• Poszukiwanie łamania

symetrii C i CP w

rzadkich rozpadach

mezonu eta

(eksperyment

WASA

)

• Badanie struktury

rezonansów barionowych

zawierających kwarki

dziwne

(eksperyment

ANKE

)

Symetrie i prawa zachowania

• Twierdzenie Noether: prawa zachowania wynikają

z symetrii występujących w danej teorii.

• Symetria → zachowana wielkość

przesunięcie w czasie → energia
przesunięcie w przestrzeni → pęd
obrót → moment pędu
odbicie w przestrzeni → parzystość

• Nie znając dokładnie dynamiki procesów fizycznych

możemy na podstawie symetrii układu fizycznego,
wiele powiedzieć o możliwym jego zachowaniu.

Symetrie C i P

• Symetria P (od angielskiego słowa

"Parity") to symetria zwierciadlana

polegająca na zamianie lewego i prawego

albo odbicia w punkcie (x → -x, y → -y,

z→ -z)

• Symetria C (od słów „Charge” lub

„Conjugation”) to symetria sprzężenia

ładunkowego przy zamianie cząstek na ich

antycząstki.

Symetria ładunkowo-przestrzenna CP

• Symetria ładunkowo-przestrzenna CP oznacza,

że dla każdego procesu elementarnego po
dokonaniu sprzężenia ładunkowego C i odbicia
przestrzennego P, otrzymujemy realny proces
fizyczny, który zachodzi z identyczną częstością.

• Niezachowanie CP oznacza bezwzględną

różnicę między materią i antymaterią i jest
jednym z koniecznych warunków wyjaśnienia
bariogenezy, czyli odpowiedzi na pytanie
dlaczego wszechświat nie jest pusty.

Mezon

η

• Masa ok. 547,4 MeV/c

2

. Duża masa (w porównaniu z

mezonami

π) związana z domieszką kwarków dziwnych.

• Czas życia ok. 5·10

-19

s. Długi czas życia, gdyż wszystkie

kanały rozpadu są w jakiś sposób zabronione.

Mezon

η - co jest w nim

interesującego?

• Eta dobrym laboratorium do badania łamania

symetrii C i CP.

• Poszukiwania możliwości łamania symetrii

ładunkowej C oraz symetrii CP (różnice w
rozkładzie kątów pomiędzy płaszczyznami w
rozpadzie

η→π

+

π

-

e

+

e

-

, poszukiwanie

egzotycznych rozpadów

η→γγγ i η→ π

+

π

-

).

• Duża ilość kanałów rozpadów – możliwe

różnorodne eksperymenty.

Eksperyment WASA@COSY

• Reakcja pp

→ppη (energia kinetyczna ok. 1400 MeV)

Wiązka COSY

Detektor centralny

Detektor przedni

Detektor WASA

• Detektor centralny

służący do pomiaru

pędów i energii cząstek

z rozpadów mezonu

η.

• Detektor przedni

pozwalający wyznaczyć

parametry cząstek

rozproszonych (np.

protonów w reakcji

pp

→ppη )

Łamanie symetrii CP w reakcji

η→π

+

π

-

e

+

e

-

„Measurement of the

η→π

+

π

-

e

+

e

-

decay branching ratio”,

M. Jacewicz et al. for CELSIUS-WASA Collaboration,

Phys.Lett. B644 (2007) 299-303

Studia nad hiperonem

Λ

(1405) w

eksperymencie ANKE@COSY-Jülich

Eksperyment ANKE – spektrometr

magnetyczny przy akceleratorze

CO

oler

SY

nchrotron (Jülich, Niemcy)

pp→pK

+

Y°→pK

+

p

π

-

γπ°

• Reakcja pp

→pK

+

pπ

-

γπ

° przy pędzie wiązki

3,65 GeV/c.

• Masa niezmiennicza układu (pπ

-

) daje

masę barionu lambda.

• Wątpliwości na temat natury

Λ(1405).

• Rozpad lambd w kanale

π

°

Σ° bez tła od

innych rezonansów np. bliskiego

Σ°(1385).

Λ

(1405)

(nucl-ex/0705.1039)

Izabela Zychor

et al.

for ANKE Collaboration

Podsumowanie

Zespół IPJ

4 fizyków+doktorant+2 techników (30%)+ 2 fizyków
delegowanych do projektu zagranicą w UU.

Współpracujące
Laboratoria

Polskie: Uniwersytet Jagielloński, IFJ, Uniwersytet
Śląski, Uniwersytet Warszawski.
Zagraniczne : 20 laboratoriów z 5 krajów

Wkład aparaturowy

W poprzednich latach budowa detektora Plastic
Barrel i FRH oraz systemu monitorowania impulsami
świetlnymi. Pomoc techniczna przy montażu
detektora. Planujemy rozwój systemu monitoringu i
budowę wyspecjalizowanego systemu wyzwalania
(wraz z Uniwersytetem w Uppsali).

Wykorzystanie środków
pozastatutowych

W poprzednich latach wsparcie w ramach programu
Large Scale Facility Unii Europejskiej, spub-M.
Przygotowane wystąpienie o spub-M w ramach
współpracy Ministerstwa z niemieckim DFG.

Zastosowania

Wykorzystanie doświadczeń w pracy z
nowoczesnymi systemami analizy danych i
komputerowej wymiany informacji.

Dziękuję za uwagę...