NAGY Elemér Centre de Physique des Particules de Marseille

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "NAGY Elemér Centre de Physique des Particules de Marseille"

Zita Kovácsné
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Korai CERN együtműködéseink a kísérleti részecskefizika terén Az EMC és L3 kísérletek NAGY Elemér Centre de Physique des Particules de Marseille

2 Előzmények A 70-es évektől kezdve a CERN meghatározó szerephez jut A nagyenergiájú neutrino program elvezet a semleges áramok felfedezéséhez André Lagarrigue Felépül a világ első részecske ütköztetője, az ISR rekord energia a technológia elvezet a közbenső bozonok felfedezéséhez Carlo Rubbia és Simon Van der Meer (Nobel díj, 1984) A sokszálas proporcionális kamra feltalálása George Charpak (Nobel díj, 1992) Ha talpon akarunk maradni, szoros kapcsolatot kell kiépíteni a CERN-nel

3 Az első CERN kapcsolatok CERN Dubna egyezmény (1964, Fenyves Ervin) megnyitja az utat a CERN kísérletekhez Dubnán keresztül CERN scientific visitor státusz lehetővé tesz egyedi részvételt De hogyan tud egy egész magyar csoport közvetlenül a CERN-nel együttműködni? Szegő Károly ezt melegen támogatta de problémát okozott a finanszírozás Francia kollégáink segítenek Az Annecy-i Részecskefizikai Laboratórium ( Marcel Vivargent és Jean-Jacques Aubert ) kooptálja az egész csoportot több munkatársunkat 2-2 évre vendégül lát

4 Az EMC magyar résztvevői Fizikusok: Jancsó Gábor Nagy Elemér Tóth József Urbán László Doktoranduszok: Eszes Gábor Hidas Pál Postásy Csaba Ribarics Pál

5 EMC - European Muon Collaboration Célja a kvark-parton modell és kvantum színdinamika (QCD) kísérleti ellenőrzése müonok mélyen rugalmatlan szórásában tanulmányozva a keletkező hadronokat is A felvételeket a KFKI-ban gyártott automatikus (RIMA) és félautomatikus mérőberendezések segítségével értékeltük ki

6 A SLAC-ban felfedezett skála tulajdonság: F 2 csak az x = q2 2Mν kombinációtól függ arra utal, hogy a nukleon partonokból áll (Feynman) Az EMC előtt álló fő kérdések: 1/ Azonosak-e a partonok a Gell-Mann által posztulált kvarkokkal? 2/ Hogyan hatnak kölcsön a kvarkok?

7 Mindkét kérdésre sikerült választ kapni! 1/ Igen, a partonok és kvarkok azonosak, ui. a legjobban meglökött (vezető) hadron a céltárgy tulajdonságaival rendelkezik: ha a céltárgy proton (2u + d), a vezető hadron π + (u d) ha a céltárgy neutron (2d + u), a vezető hadron π (dū) 2/ Színes kvarkok színes gluonokkal hatnak kölcsön a QCD szabályai szerint: a skálázás megsérül, ahogy a QCD alapján várjuk a gluonokat is sikerült (közvetve) megfigyelni

8 Néhány meglepetés 1/ A nukleon spinjét nem a kvarkok hordozzák elsősorban 2/ Az EMC effektus : A nukleonok parton struktúrája az atommagban függ a nukleonok számától Erre máig sincs kielégítő elméleti magyarázat És a 10 év alatt még sok más eredmény... = Több mint 50 publikáció... = 1 tudományok doktora, 3 kandidátusi, 2 PhD cím...

9 Az L3 kísérlet Célja a Standard Modell (SM) nagypontosságú kísérleti igazolása elsősorban a még hiányzó részecskék kimutatása Építőkövek Leptonok: ν e e ν µ µ ν τ τ Kvarkok: u d c s t b Kérdés: van-e háromnál több család? Kölcsönhatást közvetítő bozonok W + Z + γ W, g H (Higgs bozon), ami a részecskéknek tömeget biztosít A részecskék tömegére nincsen elméleti jóslat

10 A CERN-ben 1989-re felépül egy minden addiginál nagyobb energiájú elektron-pozitron ütköztető: a LEP A nyalábok energiája 45 és 102 GeV között változtatható 4 kísérletnek adnak zöld utat A harmadik: L3

11 Az L3 vezetője Samuel C. C. Ting a c-kvark felfedezője (Nobel díj, 1976) J(c c) = e + e rendkivül éles rezonancia Ebből következik az alapfilozófia: az elektront (fotont) és müont maximális pontossággal kell mérni. Egy lehetőség például: T (t t) = µ + µ (e + e ) és T (t t) = H + γ Az alapfilozófia meghatározza a detektort: m 3 csarnok 0.5 T homogén mágneses térrel teĺıtve a müonok trajektóriáját 6 m-en keresztül 20µm pontossággal mérni az elektronokat (fotonokat) minimális térfogatban mérni 11 ezer 30 cm hosszúságú (Ø 7 cm 2 ) BGO egykristály

12 A magyar csoport magja az EMC csoport, de már mint önálló Budapest csoport név alatt szerepel Elsősorban szürke állománnyal járulunk a kísérlethez: software fejlesztés adatkiértékelés fizikai anaĺızis

13 Az L3 együttműködés legfontosabb eredményei 1/ A SM minden, közvetve vagy közvetlenül, ezreléknyi pontossággal mért paramétere összhangban van az elmélettel, többek között a leptonok és kvarkok csatolása a közbenső bozonokhoz: 2/ Kimutattuk a közbenső bozonok öncsatolását (γw + W ) 3/ Pontos értéket adtunk meg a közbenső bozonok tömegére (M Z, M W ) és élettartamára (Γ W, Γ Z ) 4/ Ez utóbbi értékből kikövetkeztethető, hogy a 45 GeV-nél kisebb tömegű neutrinok száma 3: = ez a ν τ közvetett kimutatása = csak 3 részecske család létezik 5/ Semmi olyan jelenséget nem észleltünk, (pl. szuperszimmetria) ami ne lenne teljes összhangban a Standard Modellel

14 Bár nagy tömegük miatt sem a t-kvarkot sem a Higgs bozont nem tudtuk kimutatni, elsősorban a LEP adatok alapján meg tudjuk jósolni tömegüket: m t 175 GeV 114 < m H < 250 GeV (95% valószínűséggel) A t-kvarkot a Tevatronon (Fermilab, Batávia, 1,8 TeV p p ütköztető) 1995-ben valóban meg is találták 178 GeV tömeggel A ν τ -t szintén kimutatták 2000-ben a Fermilabban A Higgs után a hajsza még tart...

15 Összefoglalva Az EMC és L3 kísérletek nagymértékben hozzájárultak a Standard Modell kísérleti igazolásához Egy nehéz periódusban lehetőséget adtak magyar kutatóknak magas színvonalú részecske fizikai kutatásokra A következő generációnak azt a fontos kérdést hagyták örökségül: Van-e élet a Standard Modell világán túl is? És ha igen, milyen az? Válasz (talán) 5-10 éven belül várható

Hasonló dokumentumok

Bevezetés a részecskefizikába

Bevezetés a részecskefizikába Kölcsönhatások Az atommag felépítése Az atommag pozitív töltésű protonokból (p) és semleges neutronokból (n) áll. A protonok és neutronok kvarkokból + gluonokból állnak. A