1 FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnychWykład 6 – Akceleratory

2 Komora iskrowa wyładowania iskrowe w miejscach jonizacji CERN

3 Komora drutowa Georges Charpak 1992

4 scyntylator fotopowielaczNaI(Tl) fotopowielacz

5 detektor modułowy

6 demon E286 (nasz)

7 konstrukcja

8 Identyfikacja czastektime of flight TOF

9 sygnał czas ładunek: całkowity część „powolna” elektron proton

10 metodyka Qtot Qslow

11 TPC

12 to działa!

13 on line

14 Detekcja gamma

15 widmo gamma

16 Współczynnik osłabienia wiązki prom. gamma

17 ALICE

18 koniec

19 Akceleratory

20 Akceleratory urządzenia wytwarzające strumienie naładowanych cząstek o (odpowiednio) dużej energii izotopy radioaktywne źródła naturalne promieniowanie kosmiczne reaktory jądrowe źródła sztuczne akceleratory

21 Akceleratory cząstki: e, p, d, , jon parametry energia: E, E/Anatężenie wiązki źródło cząstek akcelerator system transportu target detektor trigger dst daq

22 Akceleratory elektrostatyczneV = 10 MV  T = 10 MeV V0 4V0 4V0 generator kaskadowy, Cockroft, Walton (1932) 3V0 2V0 V0+V0sint maksymalnie V = 3 MV wyładowania… … akceleracja wstępna V0 V0sint

23 Cockcroft, Walton 1932 – pierwsze rozbicie jądra: 1H + 7Li  2 (300 kV)

24 Akceleratory elektrostatyczne+ generator Van de Graaffa (1935) maksymalnie V = 20 MV ciśnienie 500 hPa …podwójny Van de Graaff

25 Van de Graaff

26 Tandem

27 Akcelerator liniowy Los Alamos, protony 800 MeVwydrążone elektrody(E = 0) przyspieszenie generator Los Alamos, protony 800 MeV SLAC (Uniwersytet Stanforda) 3 km, elektrony do 30 GeV

28 Akcelerator liniowy

29 Cyklotron nie zależy od r ! częstotliwość cyklotronowaB nie zależy od r ! częstotliwość cyklotronowa maksymalna energia kinetyczna:

30 Synchrotron dipol magnetyczny -injektor wyprowadzenie wiązki dipol magnetyczny - pole magn. rośnie wraz z pędem cząstki. wnęki przyspieszajace

31 Synchrotron Aby promień był stały, musi wzrastać B i energia pocz. Częstość kołowa obiegu: Pole elektryczne we wnękach przyspieszających zmienia się z częstością  taką, że: Aby promień był stały, musi wzrastać B i 

32 Kolajder ...by mieć protony o energii w środku masy 40 MeV: 800 MeV

33 tak działa kolajder...

34 BNL

35 Relativistic Heavy Ion Collider

36 w RHIC’u 197Au 197Au A · 100 GeV ~ 40 TeV !

37 Akcelerator w tunelu 4 m pod ziemią przyspiesza przeciwbieżne wiązki jąder atomowych do prędkości 99,95 prędkości światła. Wiązka odchylana jest w polu magnetycznym wytwarzanym przez nadprzewodzące magnesy umieszczone w ciekłym helu o temperaturze 4,5 K.

38 RHIC Energia zderzenia Ecms = 200 GeV Tysiące zderzeń na sekundę Podczas zderzenia wytwarza się temperatura razy wyższa niż na Słońcu W eksperymentach bierze udział ponad 1000 fizyków z całego świata Grupa naukowców i studentów z Wydziału Fizyki P.W. uczestniczy w eksperymencie STAR

39 Cztery eksperymenty na zderzaczu RHICRejestracja cząstek Cztery eksperymenty na zderzaczu RHIC

40 Magnesy

41 RHIC kriogenika ciekły hel ~ 40 TeV ! próżnia 5 · 10-10 tortunel 3.8 km dipole 288 · 9.7 m, 3.45 T 1 g złota / 20 lat ~ 40 TeV ! 20 tys. miasto zużycie energii

42 Large Hadron Collider, 2007? CERN Genewa (Szwajcaria/ Francja)

43 LHC

44 dipol

45 tevatron