эксперимент NA49
Эксперимент NA49 («Эксперимент 49 в Северной зоне») — эксперимент по физике элементарных частиц , в ходе которого исследовались свойства кварк-глюонной плазмы . Синонимом эксперимента было «Ионы/TPC-Адроны». Это происходило в северной зоне суперпротонного синхротрона (SPS) в ЦЕРН в 1991-2002 годах. [1]
детектор большого акцепта В эксперименте использовался адронный ( камера временной проекции ) для исследования реакций, вызванных столкновением различных тяжелых ионов (например, свинца ) с мишенями, состоящими из различных элементов. Целью NA49 было изучение образования заряженных адронов и нейтральных странных частиц для поиска предсказания перехода деконфайнмента с помощью решеточной КХД.
Эксперимент NA49 стал продолжением эксперимента NA35 и был одобрен 18 сентября 1991 года. Сбор данных в эксперименте начался в ноябре 1994 года и завершился 19 октября 2002 года. На смену ему пришел эксперимент NA61 (SHINE). Представители эксперимента — Питер Сейбот и Рейнхард Сток .
Фон
[ редактировать ]Согласно Стандартной модели (СМ), кварки могут существовать только в комбинации из двух и трех как адроны, и одиночный кварк не может существовать один в вакууме. Кварки испытывают сильное взаимодействие , опосредованное глюонным обменом, тогда как адроны испытывают ядерное взаимодействие , описываемое сложным явлением адронного взаимодействия. Кварковая материя — это название состояния, при котором кварки освобождаются от адронного объема. Поиск кварковой материи проверяет СМ, в частности сильное взаимодействие, предсказываемое калибровочной теорией решетки . Предполагается, что после Большого взрыва Вселенная состояла из кварковой материи, и исследование этого состояния могло бы предоставить данные для астрофизических исследований. [2]
Теория частиц предсказывает, что нагрев обычной ядерной материи выше критического значения (аналогично плотности) приведет к образованию деконфайнментированной кварк-глюонной материи. Для достижения этого состояния используются эксперименты с фиксированной целью. Мишень из тонкой металлической фольги бомбардируется пучком тяжелых ядер, ускоренных до скорости света. Сразу после столкновения может возникнуть горячее и плотное состояние кварк-глюонной материи, что приведет к взрывному расширению. В этот момент плотность и температура уменьшаются, и из вещества испускаются адроны, которые могут быть обнаружены детекторами. [3]
Экспериментальная установка
[ редактировать ]
(TPC) большого объема четыре камеры временной проекции В эксперименте NA49 для отслеживания и идентификации частиц использовались . Первые два ТПК находились внутри дипольных магнитов со сверхпроводящими катушками и использовались для определения импульса частиц по искривлению траекторий заряженных частиц. Два других TPC были помещены за магнитами, чтобы определить потери энергии ионизации (dE/dx) и скорость частиц. [4] В эксперименте также использовался адаптированный большой калориметр из предыдущих экспериментов SPS, который смог измерить поперечную энергию адронов, испускаемых в результате столкновения. [5] Измерения времени пролета (ToF) проводились с помощью двух стенок сцинтилляционного счетчика с временным разрешением 60 пс. Передняя электроника использовалась для считывания TPC. [6]
Используемый пучок был от SPS и состоял из изотопа. 208 Pb — тяжелый, плотный ядерный материал с энергией 33 ТэВ. [7] Мишенью, использованной в эксперименте, была тонкая свинцовая фольга, в результате чего при направлении на нее луча происходило столкновение ядер Pb+Pb. [8]
Результаты
[ редактировать ]Плотность энергии, созданная в результате столкновений в эксперименте NA49, оказалась больше критического значения и, следовательно, достаточно высокой для исследования кварк-глюонной материи. Было определено, что оно составляет 3 ГэВ на кубический фемтометр, что соответствует решеточной КХД. [7] [9] [10] Кроме того, в ходе эксперимента также удалось определить температуру «замерзания» 120 МэВ, температуру, при которой столкновения между образовавшимися адронами прекращаются. [11]
Дополнительные результаты были использованы для определения фазового перехода партон-адрон, который согласуется с предсказаниями решеточной КХД. [12] Результаты показывают, что характер фазового превращения происходит без большого скачка скрытого тепла, что является предметом теоретических дискуссий. [13]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Серая книга» . greybook.cern.ch . Проверено 24 августа 2023 г.
- ^ «Физика тяжелых ионов и эксперимент NA49» . na49info.web.cern.ch . Проверено 24 августа 2023 г.
- ^ «Основные выводы» . na49info.web.cern.ch . Проверено 24 августа 2023 г.
- ^ Митровски, Майкл К; Сотрудничество, NA49 (1 декабря 2006 г.). «Производство странностей на энергиях СПС от NA49» . Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц . 32 (12): С43–С50. arXiv : nucl-ex/0606004 . дои : 10.1088/0954-3899/32/12/S05 . ISSN 0954-3899 . S2CID 14224779 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ «Результаты физики NA49 относительно поиска кварк-глюонной материи» . na49info.web.cern.ch . Проверено 24 августа 2023 г.
- ^ Сиклер, Ф.; и др. (27 декабря 1999 г.). «Рождение адронов в ядерных столкновениях из эксперимента NA49 при энергии 158 ГэВ/c · A» . Ядерная физика А . 661 (1–4): 45–54. дои : 10.1016/S0375-9474(99)85007-6 . ISSN 0375-9474 .
- ^ Перейти обратно: а б Маргетис, С.; и др. (24 июля 1995 г.). «Первые результаты NA49 по столкновениям Pb + Pb при энергии 158 ГэВ/нуклон» . Ядерная физика А . 590 (1–2): 355–365. дои : 10.1016/0375-9474(95)00247-X . ISSN 0375-9474 . S2CID 123557431 .
- ^ Сотрудничество NA49; Афанасьев С.В.; Античич, Т.; Барна, Д.; Бартке, Дж.; Бартон, РА; Белер, М.; Бетев Л.; Бялковская, Х.; Биллмейер, А.; Блюм, К.; Блит, Колорадо; Боимская, Б.; Ботье, М.; Брациник, Дж. (27 ноября 2002 г.). «Энергетическая зависимость образования пионов и каонов в центральных столкновениях Pb + Pb» . Физический обзор C . 66 (5): 054902. arXiv : nucl-ex/0205002 . дои : 10.1103/PhysRevC.66.054902 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Сток, Рейнхард (1 сентября 1997 г.). «Адронная материя при высокой плотности энергии и поиск адроно-партонного фазового перехода КХД» . Чехословацкий физический журнал . 47 (9): 877–889. дои : 10.1023/А:1021287912968 . ISSN 1572-9486 .
- ^ «Результаты физики NA49 относительно поиска кварк-глюонной материи» . na49info.web.cern.ch . Проверено 24 августа 2023 г.
- ^ Стефанов М.; Раджагопал, К.; Шуряк, Э. (10 ноября 1999 г.). «Пособытийные флуктуации в столкновениях тяжелых ионов и критическая точка КХД» . Физический обзор D . 60 (11): 114028. arXiv : hep-ph/9903292 . дои : 10.1103/PhysRevD.60.114028 . ISSN 0556-2821 . S2CID 7994623 .
- ^ Клейманс, Дж.; Ошлер, Х.; Редлих, К.; Уитон, С. (26 мая 2005 г.). «Переход от барионного к мезонному вымораживанию» . Буквы по физике Б. 615 (1–2): 50–54. arXiv : hep-ph/0411187 . дои : 10.1016/j.physletb.2005.03.074 . ISSN 0370-2693 .
- ^ Тонеев, В.Д.; Парван, А.С. (1 июля 2005 г.). «Каноническая странность и эффекты дистилляции при рождении адронов» . Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц . 31 (7): 583–597. arXiv : nucl-th/0411125 . дои : 10.1088/0954-3899/31/7/005 . ISSN 0954-3899 . S2CID 122440221 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Сайт эксперимента NA49
- Веб-сайт эксперимента NA49 для широкой публики
- Эксперимент NA49 @ Сервер документов CERN (включает как документы комитетов, так и публикации сотрудничества NA49)
- Запись эксперимента CERN-NA-49 на INSPIRE-HEP