Kritikus pont keresés Ar+Sc ütközésekkel a CERN-beli NA61 kísérletnél

hétfő, 2015, március 9

Az erősen kölcsönható anyag tulajdonságainak megértése az egyik legrejtélyesebb terület a részecskefizikában. Az ezen anyag tulajdonságait leírni hivatott QCD modell szerint kvarkoknak nevezett elemi részecskék úgynevezett gluon terek által kölcsönhatnak, azonban normál anyagban ezek mindig kötött állapotban vannak jelen, pl protonok, neutronok, vagy általában szólva úgynevezett hadron részecskék alkotórészeiként. Elméleti meggondolások, pl rács-QCD számítások szerint az erősen kölcsönható anyagnak összetett termodinamikai fázisdiagramja van. Az egyik legmarkánsabb elméleti jóslat, hogy ebben a fázisdiagramban (legalább) két fázis szerepel: a hadronikus fázis, melyben a kvarkok és gluonok hadron részecskékbe vannak zárva, valamint kellően magas hőmérsékleten a kvarkok és gluonok megmutatják belső szabadsági fokaikat, úgynevezett kvark-gluon plazmát alkotva. A várakozás szerint ez a két állapot egy fázishatárral van elválasztva, mely egy kritikus végpontban ér véget, amelynek környezetében különböző megfigyelhető mennyiségek, mint például a forrás mérete, a kisugárzott részecskék számának fluktuációja, hirtelen ugrásszerű változásokat mutatnak. A CERN-beli SPS gyorsítónál üzemelő NA61 kísérlet (melynek másik neve SHINE) arra készült, hogy ezen kritikus pont létezését avagy nemlétezését kimutassa, ezáltal teszt elé állítva az erősen kölcsönható anyag QCD modelljét.A kritikus pont keresése egy összetett adatgyűjtési program segítségével valósul meg, melyhez ionnyalábok szükségesek, különböző tömegszámmal, és különféle energiákkal.

 

1.Ábra. Bal oldali panel: az NA61 kísérletnek az erősen kölcsöaható anyag kritikus pontjának keresésére irányuló adatgyűjtési programja. Jobb oldali panel: az NA61 kísérleti berendezés-komplexum vázlata.

Az SPS gyorsító az első 150 AGeV/c nyalábimpulzusú, fizikai adatfelvételre alkalmas minőségű argon nyalábot 2015 február 11-én szolgáltatta az NA61 kísérlet számára. Ez nagyban köszönhető az SPS gyorsító csapatának, akik számos nyalábtechnológiai újítást dolgoztak ki e cél érdekében. Sajátos technikai követelmény volt, hogy a gyorsítási szuper-ciklus egyszerre tudja kiszolgálni az NA61 kísérleti terület argon nyalábigényét, valamint az LHC gyorsító proton nyalábigényét.. A nyaláb impulzusát 2015 február 24-én a legnehezebben előállítható 13 AGeV/c értékre hangolták, majd ezt követően 2015 március 3-án 19 AGeV/c értékre. Az adatgyűjtés a terv szerint 2015 április 8-áig fog folytatódni 31, 40 és 75 AGeV/c impulzusú argon nyalábokkal.

2.Ábra. Az első 150 AGeV/c argon + szkandium ütközések egyikének eseményképe a CERN SPS gyorsító NA61 jelű kísérleténél.

Az MTA Wigner Fizikai Kutatóintézete képviselteti magát az NA61 kísérletben egy munkacsoporttal: László András, Fodor Zoltán, Márton Krisztina, Vesztergombi György, Tölyhi Tamás, Kiss Tivadar, Dénes Ervin. A csoport tagjai kulcsszereplők a kollaborációban: többek között ez a csoport javasolta az NA61 kísérlet számára a nagy merőleges impulzusú részecskékkel foglalkozó mérési tervet, tervezte és építette meg a kiolvasó rendszert, kezdeményezte az offline eseményrekonstrukciós szoftverrendszer megírását, fejlesztette ki az alacsony impulzusú részecskék detektálására szolgáló detektorkomponens (LMPD) megépítését – szoros együttműködésben az Innovatív Detektorfejlesztő csoporttal (Varga Dezső vezette Lendület csoport).

     

3.Ábra. Bal oldali panel: az NA61 kísérlet kiolvasó rendszerének kulcs elemei, melyet az NA61 kollaborációban résztvevő Wigner FK csoport tervezett és épített. Jobb panel: az LMPD detektor fotója, melyet az NA61 kollaborációban dolgozó Wigner FK csoport tervezett és épített, szoros együttműködésben az Innovatív Detektorfejlesztő csoporttal (Lendület).

 

Irodalom

 

[1] CERN Bulletin 08-09/2015 (2015 február 16).

 

Szerző: László András, 2015 március 6.

 

hírkategória: 
Címkefelhő: