Fizyka zderzeń jąder atomowych

fizyka

Ogólne wiadomości dot. kinematyki relatywistycznej, mechaniki klasycznej i kwantowej, fizyki subatomowej i termodynamiki.

lektura monograficzna
w sali

Wykład jest ogólnym wprowadzeniem pojęciowym w świat zderzeń jąder atomowych, ze szczególnym uwzględnieniem energii wiązki w przedziale kilkadziesiąt MeV/nukleon - kilka GeV/nukleon, czyli opisu potencjałowego i hadronowego zderzeń.

Wykład omawia aspekty opisu zderzeń jąder atomowych, będących zjawiskami ekstremalnymi w wymiarze temperatur, ciśnień, gęstości materii i krótkotrwałości zjawisk i stanowiących źródło powstawania hadronów w laboratoriach.

Zagadnienia podane będą w przystępny, a zarazem analityczny sposób, ukazujący ścisły związek z podstawowym aparatem fizyki.

Omówione zostaną m.in.:

- nukleony w jądrze jako "gaz" Fermiego

- centralność zderzenia: model geometryczny oraz Glaubera

- multifragmentacja i przemiana ciecz-gaz

- produkcja cząstek: energia dostępna i progowa, produkcja podprogowa

- rozpady cząstek i metody ich rekonstrukcji (masa niezmiennicza, mieszanie zdarzeń, topologia V0, masa brakująca)

- symetria izospinowa: przyczyny i skutki

- freeze-out: model statystyczny, diagram fazowy, model Boltzmanna, stosunki krotności dla materii symetrycznej

- rozkłady kinematyczne: spodziewane a doświadczalne

- ruch kolektywny, model Siemensa-Rasmussena, model Blast-Wave

- stopping materii, śledzenie izospinowe

- model koalescencji (sklejanie nukleonów w lekkie fragmenty)

- ruch kolektywny: pływ (anizotropia rozkładu azymutalnego), korekta Ollitraulta

- równanie stanu materii jądrowej, ciśnienie, moduł sprężystości, część asymetryczna

- dynamika relatywistyczna: równanie Kleina-Gordona i Diraca, potencjały skalarne i wektorowe,

- model QHD i modele RMF: relatywistyczny nukleon w materii jądrowej

- modelowanie zderzeń jądrowych: równanie BUU, rodzina BUU i QMD, przejście hadrony-partony

- opcjonalnie: korelacje par cząstek (efekt HBT, efekt Coulomba, femtoskopia oddziaływań silnych)

Większość materiałów przeglądowych podana jest w linkach do publikacji. Brak ściśle dedykowanej pozycji. Pomocne podręczniki:

T. Matulewicz, E. Skrzypczak, Kinematyka relatywistyczna w zadaniach, UW Wydział Fizyki

D. Perkins, Wstęp do fizyki wysokich energii, PWN

W. Florkowski, Phenomenology of Ultra-relativistic Heavy-ion collisions, World Scientific 2010

Student/ka opanuje podstawowe ujęcia opisu zderzeń jąder atomowych ze szczególnym uwzględnieniem sektora hadronowego, tj. energii wiązek od kilkudziesięciu MeV/nukleon do kiku GeV/nukleon.

- Rozumie, jak wylicza się przekrój czynny i wyznacza centralność zderzenia

- Rozumie wpływ zasad zachowania na produkcję cząstek (oprócz energii-pędu również symetrii izospinowej), rozumie przyczyny podprogowej produkcji cząstek

- Zna podstawowe metody rekonstrukcji hadronów krótkożyciowych z ich produktów rozpadu.

- Rozumie podstawy przejścia fazowego ciecz-gaz oraz równania stanu materii jądrowej

- Rozumie, jak hipoteza równowagi termicznej propaguje się na oczekiwane krotności i rozkłady cząstek, na czym polega rozszerzenie modelu o kolektywny ruch radialny i jaki jest stopień zgodności danych z oczekiwaniami

- Rozumie analizę i wyniki rozkładów azymutalnych ("pływu")

- Zna podstawowe relatywistyczne, kwantowe równania dynamiki cząstki w materii jądrowej

- Ma podstawową wiedzę o modelowaniu przebiegu zderzeń jądrowych

Egzamin końcowy