Ústav částicové a jaderné fyziky

Transkript

1 Ústav částicové a jaderné fyziky aneb co děláme a proč studovat náš obor Proseminář z jaderné a subjaderné fyziky, Pavel Cejnar a Alice Valkárová s příspěvky mnoha kolegů.

2 Jak se nám bádá v ÚČJF?

3 Děkuji za optání, Dobře!

4 Děkuji ţe jste přišli na tento seminář!

5

6 teorie Ústav částicové a jaderné fyziky Varování: Následují ilustrační zmínky o jednotlivých aktivitách, nikoli jejich úplný přehled experiment

7 Teorie elektroslabých interakcí QCD a chirální poruchová teorie teorie Statistické aspekty jaderné dynamiky Mikroskopický popis kolektivních pohybů jader Ústav částicové a jaderné fyziky CERN, LHC - ATLAS Fotonové silové funkce AUGER DESY H1 D0 experiment NEMO HESS Daya Bay

8 teorie CERN, LHC - ATLAS Ústav částicové a jaderné fyziky experiment

9 Experiment ATLAS za účasti fyziků z ÚČJF už dosud zachytil proton-protonových srážek Současný stav svazků na LHC viz Výsledky viz

10 Expozice starců v nejlepších letech Rupert Leitner Tomáš Davídek Zdeněk Doleţal Peter Kodyš Jiří Dolejší 10

11 Expozice mladých (až na Tase) v nejlepších letech Martin Rybář Martin Spousta Jana Nováková Petr Tas Pavel Řezníček 11

12 12

13 13

14 Detektorová laboratoř čistá místnost, laminární boxy řízené prostředí (chlazení, vysoušení) systém monitorování prostředí systém sběru dat VME, SW aparatura na testování pomocí zářiče aparatura na testování pomocí pulsního laseru + XYZ+ posuv, 3D+2R posuvy.

15 Vývoj a testování polovodičových dráhových detektorů pro částicové experimenty LHC: ATLAS - vnitřní detektor Super-LHC (modernizace LHC na vyšší toky a energie) - vnitřní detektor ILC: návrh a příprava dráhových detektorů pro plánovaný mezinárodní lineární urychlovač vývoj speciálních testovacích metod: laser, beta zářič simulace procesů v detektorech

16 Simulace a modelování vlastností křemíkových detektorů, návrh detektorů Belle, Belle 2 - vnitřní detektor elektronový experiment v japonské laboratoři KEK u Tokia Simulace vlastností nového detektoru

17 teorie Ústav částicové a jaderné fyziky DESY H1 experiment

18 Alice Valkárová Josef Ţáček Boris Pokorný- analýza dijetů, QCD fity difr.strukturních funkcí Karel Černý: Analýza difrakčních dijetů ve fotoprodukci. Publikace H1 v r. 2010, PhD 2008

19 DESY H1: HERA urchlovač uzavřen,analýza dat pokračuje David Šálek dělal analýzu longitudinální difrakční strukturní funkce s energiemi protonů 920,460 a 575 GeV. Dnes odpoledne obhajoba! Od 1.listopadu fellowship v CERNu. Richard Polifka - analyzuje jety v difrakci s použitím dopředného protonového spektrometru (FPS). Měření inkluzívní produkce di-jetů a dopředných jetů (ve směru letícího rozptýleného protonu). 19 Obhájil v lednu 2011.

20 HERA experimenty 27.5 GeV elektrony a 920 GeV protony s=318 GeV dva experimenty: H1 a ZEUS HERA uzavřena v r. 2007, stále kvalitní data k zpracování DIS: Měření struktury protonu F 2 e Difrakční DIS: Měření struktury pomeronu F 2 D

21 Electron Proton Scattering in Real Detector... Proton structure may be explored over three orders of magnitude at HERA Adjustable resolution at HERA: Q 2 ~ 1 GeV 2 < proton radius R p Q 2 max ~ s=4e e E p ~ GeV 2 Corresponds to ~1/1000 R p 21

22 22

23 teorie Ústav částicové a jaderné fyziky D0 experiment

24 DØ Experiment, Fermilab, IL, USA Kvita a Soustružník, hledejte! 24

25 25

26 Jiří Kvita 26

27 Karel Soustruţník 27

28 teorie Ústav částicové a jaderné fyziky AUGER HESS Daya Bay experiment NEMO

29 HESS projekt HESS experiment (High Energy Spectroscopic System) Systém 4 teleskopů (průměr 12 m) v Namibii Cíle projektu Detekce vysokoenergetického kosmického gama záření HESS Porozumění kosmickému záření vznik, urychlení, šíření Studium nejenergetičtějších procesů ve Vesmíru Ladislav Rob Krabí mlhovina Dalibor Nedbal

30 HESS experiment Práce na HESSu na ÚČJF Zajištění výroby zrcadel Zpracování dat z HESSu zaměření na studium vzniku kosmického záření a na rozsáhlé extragalaktické zdroje gama záření Vývoj softwaru pro zpracování dat Aktivní účast na směnách v Namibii Spolupráce na připravovaném teleskopu HESS II (30 m průměr) a na přípravě projektu Cherenkov Telescope Array Supernova RXJ Nature 2004 Objev g ze starburst galaxie NGC 253 Science 2009

31 Neutrinový experiment Daya Bay (R. Leitner, V. Vorobel, V. Pěč) Experiment u jaderné elektrárny v Číně 60 km od Hong Kongu, cílem je změřit parametr oscilací sin 2 2q 13 31

32 teorie Ústav částicové a jaderné fyziky AUGER experiment Dalibor Nosek 32

33 teorie Ústav částicové a jaderné fyziky AUGER experiment 33

34 AUGER: Hybridní událost sudy + 4 fluorescenční detektory současně zaznamenaly velmi energetickou kosmickou castici 34

35 teorie Ústav částicové a jaderné fyziky experiment NEMO Vít Vorobel Cíl experimentu: registrace bezneutrinového dvojného -rozpadu 35 (n anti n, m n 0)

36 Tajemník teorie Ústav částicové a jaderné fyziky Milan Krtička + Jiří Kroll Fotonové silové funkce experiment

37 K čemu je nutná znalost PSFs Studium fotonových silových funkcí (PSFs) = pravděpodobností emise fotonů o různých energiích ze vzbuzených jaderných stavů (funkcí proto, že jsou různé pro různé typy přechodů E1, M1...) Znalost PSFs je potřeba v řadě jaderných experimentů, v nichž se vyskytují fotony o energiích od několika set kev do přibližně MeV a také pro velké množství teoretických výpočtů. Bohužel znalost PSFs pro energie fotonů mezi asi 2-10 MeV je naprosto nedostatečná a jejich studiu je věnována poměrně značná pozornost. Jedná se o aplikace zejména do těchto oblastí Astrofyzika znalost PSFs má vliv na korektní popsání vývoje hvězd a je nutná pro pochopení zastoupení jednotlivých prvků ve vesmíru Otázky spojené s provozem jadernýmch elektráren zpracování vyhořelého jaderného paliva, vývoj a použití nových typů jaderných reaktorů Testování modelů jader a teorií jaderných reakcí

38 Co vlastně děláme Zpracování a interpretace experimentálních dat získaných z radiačního záchytu neutronů ÚJF Řež Forschungszentrum Karlsruhe n_tof experiment v CERN Experiment DANCE v Los Alamos National Laboratory (širší spolupráce s několika americkými pracovišti zejména LANL a Lawrence Livermore National Lab) a nepružného rozptylu fotonů Forschungszentrum Rossendorf (ve všech případech jde o unikátní a často velmi komplikovaná experimentální zařízení) Milan Krtička a František Bečvář (KFNT)

39 experiment n_tof 40 BaF 2 krystalů detector DANCE 160 BaF 2 krystalů 6 m long neutron guide HPGe #1 γ 1 Target n γ 2 HPGe #2 4 mm schéma experimentálního zařízení v Řeži

40 Teorie elektroslabých interakcí QCD a chirální poruchová teorie teorie Ústav částicové a jaderné fyziky experiment

41 1983 a píše dál Jiří Formánek

42 Teorie elektroslabých interakcí Standardní model částicové fyziky Jiří Hořejší + Petr Morávek 42

43 QCD & ChPT Skupina Jiřího Novotného Karol Kampf (źpátky z Lundu) Marian Kolesár Martin Zdráhal Jaroslav Trnka (Princeton) 43

44 QCD & ChPT theory reality detectors quarks & gluons? Confinement mesons & baryons

45 45

46 Hrome, ty formulky jsou tak nádherné!!! 46

47 Co je za standardním modelem? Michal Malinský poslední stopa: Trieste, Southhampton, Stockholm 47

48 Alfredo Iorio teorie Ústav částicové a jaderné fyziky experiment 48

49 Symmetry, supersymmetry, conformal field theory & applications in condensed matter and biology

50 teorie Statistické aspekty jaderné dynamiky Mikroskopický popis kolektivních pohybů jader Ústav částicové a jaderné fyziky experiment

51 Pavel Cejnar Jan Kvasil Petr Veselý Pavel Stránský Michal Macek (Jyväskylä) (už je v Mexiku) (Jeruzalém) Také František Knapp Zpod Vesuvu se už vrátil) + Daniel Božík

52 Teoretická jaderná fyzika fyzika složitých (mnohočásticových) kvantových systémů Motto: Nuclear Physics Unclear Physics Atomové jádro = hustý systém silně interagujících částic (analogie: kvantové tečky, atomové klastry ) Cílem je pochopit, jak to tam uvnitř lítá Základní pojmy: Jednočásticové stupně volnosti: všechny nukleony v jádře vytvářejí střední pole, pohyb jednotlivých nukleonů v tomto poli není korelován Kolektivní stupně volnosti: důsledek silných zbytkových interakcí mezi nukleony, projevují se jako korelované pohyby nukleonů (rotace, vibrace jádra) Spolupráce: Řež, Neapole, Köln, Sevilla, Madrid, Yale, Dubna, Jerusalem, Mexico

53 Nad čím bádáme: Mikroskopický popis kolektivních pohybů jader (J. Kvasil, F. Knapp, P. Veselý, D. Božík) gigantické rezonance (charakteristické typy kolektivních pohybů se projevují jako rezonance v absorpčních a emisních spektrech) metoda jaderného hustotního funkcionálu Statistické aspekty jaderné dynamiky (P. Cejnar, M. Macek, P.Stránský) pořádek a chaos (regulární a chaotické módy pohybu) kvantové fázové přechody (náhlé změny struktury jader s hmotnostním číslem, excitační energií, spinem ) algebraické modely jader (grupy, dynamické symetrie, bosonové techniky) I letos vypisujeme bakalářské a diplomové práce.

54

55 Hrome, ty formulky jsou tak nádherné!!! 55

56 A co teprve obrázky symetrie chaos fázové přechody

57 některé se i pohybují! screensavers 57

58 První krok: Bakalářská práce Podle databáze SIS bylo k dnešnímu dni na ÚČJF vypsáno 91 bakalářských prací

59 Jeden z důležitých kroků studia Ústav částicové a jaderné fyziky 59

60 S blížícím se koncem

61 IPNP 61

62 Our offices 62

63 DESY 63

64 64

65 CERN 65

66 66

67 Fermilab 67

68 Fermilab 68

69 Pierre Auger 69

70 70

71 Daya Bay 71

72 Daya Bay 72

73 A pak už jen báječný ţivot fyzika 73