Fizyka atomowa przy FAIR w GSI
Jacek Rzadkiewicz
Warszawa 26 czerwca 2007
Plan prezentacji
" Laboratorium FAIR
" Wybrane eksperymenty planowane przy FAIR
- badania materii jÄ…drowej w ekstremalnych warunkach CBM
- badania struktury jÄ…dra atomowego NUSTAR
- fizyka hadronowa z wykorzystaniem antyprotonów FLAIR, PANDA 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 (Facility for Antiproton and Ion Research)
jest dużym (1.2 GŹ ) 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
dochodzÄ…cej do 17 m.
FAIR - akcelarator
" Pierścienie akumulacyjne
wyposażone będą w tzw.
 chłodnice elektronowe
(electron cooler)
zapewniajÄ…ce wysokÄ…
jakość wiązek
antyprotonów i jonów.
" IstniejÄ…ce akceleratory
GSI - injektor dla nowego
synchrotronu.
FAIR  własności wiązki
Higher beam energies
Brilliant beam quality
-maximum production rate of
- the utmost energy sharpness
hadrons with strange quarks
Highest beam intensities
-beams of unstable nuclei
Highest beam power
- intense antiproton beams
-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 jÄ…dra atomowego
- Fizyka materii jÄ…drowej 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 jÄ…drowej.
Pozwoli to na rozszerzenie naszej wiedzy dotyczÄ…cej
A schematic phase diagram of strongly interacting
QCD w szczególności:
matter. The net baryon density is the density of baryons
minus the density of antibaryons
- 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
FAIR  wybrane eksperymenty
Eksperyment NUSTAR
- Nuclear STructure, Astrophysics
and Reactions
Celem programu badawczego
NUSTAR będzie badanie
powstawania pierwiastków układu
okresowego we Wszechświecie
oraz określenie kluczowych
procesów odgrywających w tym
rolÄ™. Badanie te maja
fundamentalne znaczenie dla
astrofizyki i fizyki jÄ…drowej.
FAIR fizyka hadronowa z wykorzystaniem antyprotonów
FLAIR Facility for Low-Energy Antiproton and Ion Research
Celem projektu FLAIR jest badanie ciężkich atomów anty-protonowych
o dużym Z za pomocą charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego.
Tematy badawcze:
Testowanie CPT i QED metodami spektroskopowymi
Oddziaływania grawitacyjne antymaterii
Zderzenia atomowe
Własności antyprotonów
Promieniowanie rentgenowskie jÄ…der
nuetronowo-nadmiarowych
Oddziaływania antyneutronów
Produkcja stanów barionowych o S=-2
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
Stored Particles Atomic Physics Research Collaboration
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)
4.6×10-6 eV
´w H"
"E
SPARC  state selective population
!
e
t
a
t
s
1
S
0
e
h
t
y
l
t
n
e
i
c
i
f
f
e
e
t
a
l
u
p
o
p
o
t
w
o
h
w
o
n
k
e
W
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
High Energy Density Matter Generated by Heavy Ion Beams
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 z
ródła energii.
dE /dx =f (Zeff(x). v(x). n(x). I(x). & )
FAIR  fizyka plazmy
Dziękuję za uwagę