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...