Fizyka atomowa przy FAIR w GSI
Jacek Rzadkiewicz
Warszawa 26 czerwca 2007
Fizyka atomowa przy FAIR w GSI
Jacek Rzadkiewicz
Warszawa 26 czerwca 2007
Plan prezentacji
• Laboratorium
FAIR
• Wybrane eksperymenty planowane przy FAIR
-
badania materii jądrowej w ekstremalnych warunkach
CBM
- badania struktury jądra atomowego
NUSTAR
- fizyka hadronowa z wykorzystaniem antyprotonów
FLAIR, PANDA
Æ D. Melnyczuk 12:45
• Fizyka atomowa, fizyka plazmy i zastosowania w projekcie FAIR
- fizyka powłok atomowych
SPARC
- fizyka plazmy
HEDgeHOB
Co to jest FAIR ?
FAIR
(
F
acility for
A
ntiproton and
I
on
R
esearch)
jest dużym (1.2 G€) międzynarodowym projektem
budowy i eksploatacji laboratorium (akceleratora)
nowej generacji dla
antyprotonów i ciężkich
jonów.
Laboratorium powstanie
na terenie istniejącego już
Instytutu
GSI w Darmstadt
w Niemczech.
FAIR
- akcelarator
• Serce laboratorium FAIR-
nadprzewodzący
synchrotron
złożony
z dwóch połączonych
pierścieni
(1100 m).
• Synchrotron ulokowany
będzie na obszarze
20 hektarów
w tunelu
o
głębokości
dochodzącej do
17 m
.
FAIR
- akcelarator
• Pierścienie akumulacyjne
wyposażone będą w tzw.
”
chłodnice elektronowe
”
(electron cooler)
zapewniające
wysoką
jakość wiązek
antyprotonów i jonów.
• Istniejące
akceleratory
GSI - injektor
dla nowego
synchrotronu.
FAIR
– własności wiązki
Higher beam energies
-maximum production rate of
hadrons with strange quarks
Brilliant beam quality
- the utmost energy sharpness
Highest beam intensities
-beams of unstable nuclei
- intense antiproton beams
Highest beam power
-ion pulses with a power of a thousand billion watts
-hot, dense plasmas in bulk matter by ion beam
irradiation
FAIR
-
wybrane eksperymenty
Koncepcja FAIR bazuje na wnikliwej dyskusji blisko 3000
naukowców z Europy oraz innych krajów i wytycza
kierunki badań w pięciu dziedzinach:
- Fizyka
struktury jądra atomowego
- Fizyka
materii jądrowej w ekstremalnych warunkach
- Fizyka hadronowa z wykorzystaniem
antyprotonów
- Fizyka
powłok atomowych
- Fizyka
plazmy
- Zastosowania
(rozwoj metod detekcji,
elektroniki, technik informacyjnych,
medycyny)
FAIR
– wybrane eksperymenty
Eksperyment
CBM
(Compressed Baryonic Matter)
Celem programu badawczego dotyczącego zderzeń
jądro-jądro w FAIR będzie
badanie bardzo gęstej
materii jądrowej
.
Pozwoli to na rozszerzenie naszej wiedzy dotyczącej
QCD w szczególności:
-
Modyfikacje
własności hadronów
w warunkach
wysokiej gęstości hadronowej,
-
Przejścia fazowe
w warunkach wysokiej gęstości
barionowej
(występującej w gwiazdach neutronowych i we
wczesnej fazie ewolucji Wszechświata)
-
Potwierdzenie istnienia
punktu krytycznego
A schematic phase diagram of strongly interacting
matter. The net baryon density is the density of baryons
minus the density of antibaryons
FAIR
–
wybrane eksperymenty
Eksperyment
NUSTAR
-
N
uclear
ST
ructure,
A
strophysics
and
R
eactions
Celem programu badawczego
NUSTAR
będzie
badanie
powstawania pierwiastków
układu
okresowego we Wszechświecie
oraz określenie kluczowych
procesów odgrywających w tym
rolę. Badanie te maja
fundamentalne znaczenie dla
astrofizyki i fizyki jądrowej
.
FAIR
– fizyka hadronowa z wykorzystaniem antyprotonów
FLAIR
F
acility for
L
ow-
E
nergy
A
ntiproton and
I
on
R
esearch
Celem projektu FLAIR jest badanie ciężkich atomów anty-protonowych
o dużym Z za pomocą charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego.
Tematy badawcze:
¾ Testowanie CPT i QED metodami spektroskopowymi
¾ Oddziaływania grawitacyjne antymaterii
¾ Zderzenia atomowe
¾ Własności antyprotonów
¾ Promieniowanie rentgenowskie jąder
nuetronowo-nadmiarowych
¾ Oddziaływania antyneutronów
¾ Produkcja stanów barionowych o S=-2
¾ Aplikacje medyczne: terapia nowotworowa
Fizyka atomowa i zastosowania
Współpracę pomiędzy IPJ a GSI zainicjował w latach 90’
śp. prof. Ziemowid Sujkowski.
SPARC, HEDgeHOB
IPJ:
D. Chmielewska
A. Gójska
J. Rzadkiewicz
…
Workshop SPARC collaboration:
Mazurian Lakes Conference, Piaski 2005
FAIR
– fizyka powłok atomowych
eksperyment
SPARC
S
tored
P
articles
A
tomic
P
hysics
R
esearch
C
ollaboration
Celem programu badawczego
SPARC
jest badanie egzotycznych procesów atomowych
w zderzeniach jonów całkowicie zjonizowanych lub
kilku-elektronowych z fotonami, elektronami i atomami.
FAIR
- eksperyment
SPARC
FAIR
– fizyka powłok atomowych
Eksperyment
SPARK
SPARC
–
Parity admixture
He-like uranium
is a very interesting system for
searching
parity-violation
because :
•Overlap of the electron wave functions with
nuclear charge distribution is large
•Two states of oposite parity but identical total
spin are almost degenerate (separated by about
DE~1 eV out of a total energy of 165 keV)
E
eV
w
∆
×
≈
−6
10
6
.
4
δ
SPARC
–
state selective population
We
kn
ow
how
to
pop
ula
te e
ffic
ien
tly
the
1
S
0
stat
e !
SPARC
– rozwój metod detekcji
promieniowania X
Position Sensitive Micro-Strip Ge(i) and Si Detectors
Johann spectrometer with a spherically bent crystal
4x4 pixel bolometer detector system
FAIR
– fizyka plazmy
Eksperyment
HEDgeHOB
H
igh
E
nergy
D
ensity Matter
Ge
nerated by
H
eavy I
o
n
B
eams
Generowanie i badanie gorącej plazmy będzie możliwe dzięki
zastosowaniu
niezwykle intensywnych impulsów wiązek jonów i
laserów
. Stworzy to nowe możliwości badań tzw. inercyjnie
uwięzionej fuzji, która rozważana jest jako alternatywne w stosunku
do reaktora typu TOKAMAK źródła energii.
dE /dx =f (
Z
eff
(x)
.
v(x)
.
n(x)
.
I(x)
. …)
FAIR
– fizyka plazmy
Dziękuję za uwagę