Kvantum-optikai módszerek

Hasonló dokumentumok
Az LHC kísérleteinek kezdete

Egzakt hidrodinamikai megoldások alkalmazása a nehézionfizikai fenomenológiában néhány új eredmény

Hogyan kerül a kvarkanyag

Az LHC kísérleteinek helyzete

HOGYAN CSINÁLHATUNK HÁZILAG HIGGS BOZONT?

Részecskés Kártyajáték

ATOMMAGBAN A VILÁGEGYETEM

Részecskefizikai gyorsítók

RUBIK KOCKÁBAN A VILÁG

Z bozonok az LHC nehézion programjában

TÖKéletes KVARKFOLYADÉK

A CERN, az LHC és a vadászat a Higgs bozon után. Genf

Indul az LHC: a kísérletek

Az LHC és kísérletei - a Fekete Lyukas Rubik Kockán Csörgő T. MTA Wigner FK, Budapest és KRF, Gyöngyös. 9. BerzeTÖK tábor Visznek, 2016 július 7

A kvarkanyag nyomában nagyenergiás nehézion-fizikai kutatások a PHENIX kísérletben

Nehézion ütközések az európai Szupergyorsítóban

forró nyomon az ősanyag nyomában Csörgő Tamás MTA KFKI RMKI

Bírálat. Veres Gábor: Az erős kölcsönhatás kísérleti vizsgálata elemi részecskék és nehéz atommagok ütközéseinek összehasonlításával

NA61/SHINE: Az erősen kölcsönható anyag fázisdiagramja

Bevezetés a nehézion-fizikába (Introduction to heavy ion physics)

Hadronok, atommagok, kvarkok

Milyen eszközökkel figyelhetők meg a világ legkisebb alkotórészei?

A Standard modellen túli Higgs-bozonok keresése

Bevezetés a nehéz-ion fizikába

KVARKOK HÁBORÚJA - A RÉSZECSKÉK MÁR A RUBIK KOCKÁN VANNAK

Mikrofizika egy óriási gyorsítón: a Nagy Hadron-ütköztető

A nagyenergiás magfizika kísérleti módszerei

Detektorok. Fodor Zoltán. Wigner fizikai Kutatóközpont. Hungarian Teachers Programme 2015

ÚJ EREDMÉNYEK A PROTON SZERKEZETÉRŐL Magyarok a CERN LHC TOTEM kísérletében

Bose-Einstein korrelációk a nagyenergiás nehézion-zikában

Részecskefizika és az LHC: Válasz a kérdésekre

Töltött részecske multiplicitás analízise 14 TeV-es p+p ütközésekben

Fodor Zoltán KFKI-Részecske és Magfizikai Aug. 17, HTP-2007 Fodor Z. Bevezetés a nehézion fizikába 1

ALICE: az Univerzum ősanyaga földi laboratóriumban. CERN20, MTA Budapest, október 3.

Kozmikus sugárzás a laborban...?

Az LHC első éve és eredményei

Vélemény Siklér Ferenc tudományos doktori disszertációjáról

Csörgő Tamás MTA KFKI RMKI

A részecskefizika kísérleti eszközei

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by NKTH and OTKA (H07-C 74281) augusztus 17 Hungarian Teacher Program, CERN 1

OTKA T Tematikus OTKA Pályázat Zárójelentés. Kvantumszíndinamikai effektusok vizsgálata relativisztikus nehézion ütközésekben

Részecske korrelációk kísérleti mérése Englert Dávid

JÁTSSZUNK RÉSZECSKEFIZIKÁT!

Megmérjük a láthatatlant

Lopocsi Istvánné MINTA DOLGOZATOK FELTÉTELES MONDATOK. (1 st, 2 nd, 3 rd CONDITIONAL) + ANSWER KEY PRESENT PERFECT + ANSWER KEY

Részecskegyorsítókkal az Ősrobbanás nyomában

új eredményeink Veres Gábor, PhD adjunktus, ELTE, Atomfizikai Tanszék

Bevezetés a részecskefizikába

Válasz Dr. Jancsó Gábor bírálatára

Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról

NEUTRÍNÓ DETEKTOROK. A SzUPER -KAMIOKANDE példája

A v n harmonikusok nehézion-ütközésekben

Az LHC TOTEM kísérlete

Doktori értekezés tézisei

Bemutatkozik a CERN Fodor Zoltán

Az LHC TOTEM kísérlete

A évi fizikai Nobel-díj

On The Number Of Slim Semimodular Lattices

A nagy hadron-ütköztető (LHC) és kísérletei

Kísérleti és elméleti TDK a nagyenergiás magfizikai területein

Az LHC TOTEM kísérlete

Correlation & Linear Regression in SPSS

Construction of a cube given with its centre and a sideline

A CERN bemutatása. Horváth Dezső MTA KFKI RMKI és ATOMKI Hungarian Teachers Programme, 2011

FIZIKAI NOBEL-DÍJ, Az atomoktól a csillagokig dgy Fizikai Nobel-díj 2013 a Higgs-mezôért 10

Európai Nukleáris Kutatási Szervezet Európai Részecskefizikai Laboratórium. 58 év a részecskefizikai kutatásban

Európai Nukleáris Kutatási Szervezet Európai Részecskefizikai Laboratórium. 62 év a részecskefizikai kutatásban

Óriásrezonanciákkal a neutroncsillagok megismerésében. Krasznahorkay Attila ATOMKI

SZAKMAI BESZÁMOLÓ. Vezető kutató: Dr. Veres Gábor OTKA szám: F Futamidő: jan dec. 31. Összköltség: 3,668 MFt.

LÉVY- FEMTOSZKÓPIA A NAGYENERGIÁS FIZIKÁBAN

JOURNAL OF CENTRAL EUROPEAN GREEN INNOVATION HU ISSN Available online at

Bemutatkozik a CERN. Fodor Zoltán HTP2015, Fodor Zoltán: Bemutatkozik a CERN

OTKA NK NAGY KUTATÁSI PÁLYÁZAT ZÁRÓJELENTÉSE. Nehézionfizikai és részecskefizikai kutatások a PHENIX/ RHIC és a TOTEM/LHC kísérletekben

Bevezetés a részecske fizikába

A tau lepton felfedezése

MAGYAR KUTATÓK RÉSZVÉTELE A PHENIX-KÍSÉRLETBEN - avagy hogyan csináljunk atommagból ősi-új anyagot?

Supporting Information

Tényleg megvan a Higgs-bozon?

Hidrodinamikai leírásmód a nagyenergiás nehézionfizikában

First experiences with Gd fuel assemblies in. Tamás Parkó, Botond Beliczai AER Symposium

OTKA T TEMATIKUS OTKA PÁLYÁZAT ZÁRÓJELENTÉSE

ATOMMAGBAN A VILÁGEGYETEM A KVANTUMMECHANIKA FILOZÓFIÁJA, KÉZZEL FOGHATÓAN

Részecskés-lecsapós játék

Angol Középfokú Nyelvvizsgázók Bibliája: Nyelvtani összefoglalás, 30 kidolgozott szóbeli tétel, esszé és minta levelek + rendhagyó igék jelentéssel

ANGOL NYELV KÖZÉPSZINT SZÓBELI VIZSGA I. VIZSGÁZTATÓI PÉLDÁNY

A rosszindulatú daganatos halálozás változása 1975 és 2001 között Magyarországon

Magyarok a CMS-kísérletben

RÉSZECSKÉK ÉS KÖLCSÖNHATÁSAIK (PARTICLES AND THEIR INTERACTIONS)

periférikus rikus Csanád d Máté M (ELTE, PHENIX, TOTEM) Magyar Magfizikus Találkoz vorkút UPC fizika LHC,, TOTEM? Kísérleti jelek Eredmények

Correlation & Linear Regression in SPSS

ANGOL NYELV KÖZÉPSZINT SZÓBELI VIZSGA I. VIZSGÁZTATÓI PÉLDÁNY

CERN: a szubatomi részecskék kutatásának európai központja

Elemi részecskék, kölcsönhatások. Atommag és részecskefizika 4. előadás március 2.

ANGOL NYELVI SZINTFELMÉRŐ 2013 A CSOPORT. on of for from in by with up to at

Egzotikus részecskefizika

A nagyenergiás neutrínók. fizikája és asztrofizikája

Erős terek leírása a Wigner-formalizmussal

az LHC ALICE Lévai P. az MTA KFKI RMKI csoport nevében

Vázlat. Bevezetés szimmetriák. Paritás (P) Kombinált töltés- és tértükrözés (CP) Ősrobbanás, CKM-mátrix, B-gyárak. Szimmetriák és sérülésük

Tudományos Ismeretterjesztő Társulat

Átírás:

Kvantum-optikai módszerek a nagyenergiás fizikában Csörgő Tamás Department of Physics, Harvard University, Cambridge, MA MTA KFKI RMKI, Budapest A HBT effektus GGLP, BEC Bevezetés a gyorsítók világába Femtoszkópia Alkalmazások

A RHIC gyorsító és a 4 RHIC kísérlet STAR

LHC: Nagy Hadron Ütköztető 6+1 kísérlettel 27 km hosszú alagút 100 méterrel a felszín alatt 2 K hőmérsékletű He 8.3 T mágnesek MoEDAL LHCf TOTEM

RHIC: Tervek 2000 (és 2010) környékén Kihasználni a RHIC példátlan képességeit Nagy s Megbízható pqcd szondák rendelkezésre állása A ütközési barionok tiszta szétválaszása a glue -tól Döntő kísérleti evidencia találása a QGP létezése mellett/ellen Polarizált p+p ütközések Két kisebb és két nagyméretű detektor Ezek egymást kiegészítő, de átfedésekkel is rendelkező képességek Kis detektorok 3-5 év élettartammal: BRAHMS, PHOBOS Nagy detektorok ~ Nagyberendezések: PHENIX, STAR Komoly összegű beruházásokkal Hosszú élettertamok (20+ év, 3. generációs PHENIX tervezés alatt) Lehetőség az elért felfedezések alapján kezdeményezett fejlesztésekre ( 2010: Luminozitásnövelés alacsony energián, QCD kritikus pont keresése, direkt fotonok, elektron-ion collider...)

Azóta A RHIC gyorsító komplexum Rutinszerű működés a tervezett luminozitás 2-4-szeresével (Au+Au A működési módok rendkívüli változatosságával Ütközési nyalábkombinációk: Au+Au, d+au, Cu+Cu, pp+pp Energiák: 22 GeV (Au+Au, Cu+Cu, pp+pp), 7,7, 32, 56 GeV (Au+Au), 62 GeV (Au+Au,Cu+Cu, pp+pp), 130 GeV (Au+Au), 200 GeV (Au+Au, Cu+Cu, d+au, pp+pp), 410 GeV (p+p), 500 GeV (pp+pp) Kísérletek: Sikeresek! PHOBOS és BRAHMS adatfelvétele 2005-ben lezárult Tudományos eredmények: 350+ referált közlemény, ebből 120+ PRL Jelentős felfedezések A jövő alapjai: Bizonyított képesség a PHENIX és STAR detektorok fejlesztésére Kulcsfontosságú tudományos kérdések meghatározása A gyorsítókomplexum és a kísérletek detektorrendszereinek bővítés a 2. fázisba léptünk az újabb tud. célok elérésére a QCD kritikus pontja: előkészület alatt a 3. fázis (5-10 év)

Nyelvezet A közösen használt alapvető nukleáris tulajdonságok A, Z A nehézionfizika specifikus mennyiségei v2 RAA Azimutális anizotrópia - Fourier együttható- elliptikus folyás Nukleáris modifikációs faktor, értéke 1 ha nincs magfizikai hatás T Hőmérséklet (MeV) µb Barion kémiai potenciál (MeV) ~ nettó barion sűrűség η Viszkozitás ( MeV 3 ) s Entrópiasűrűség ( MeV 3 ) ~ részecske sűrűség

Első mérföldkő: új jelenség A RHIC-nél a nagy transzverzális momentumú részecskekeltés jelentős elnyomása az Au+Au ütközésben a PHENIX felfedezése

Második mérföldkő: az anyag új formája d+au: nincs elnyomás Nem nukleáris effektus Au+Au: Az anyag új formája!

Harmadik mérföldkő: Top Physics Story '05 http://arxiv.org/abs/nucl-ex/0410003 930+ hivatkozás 5 év alatt

Negyedik Mérföldkő: A kvarkfolyadék A φ mezon v2 értéke követi a többi mezonét hadron v2 hadron K ET hadron K ET quark quark K ET nv2 quark nk ET A D mezon v2 értéke követi a többi mezonét A ritka és a bájos kvarkok is részt vesznek a folyásban

Ötödik Mérföldkő: A tökéletesség limitált! Minden eddigi realisztikus hidrodinamikai számítás a RHIC folyadékra 0 viszkozitást tételezett fel ℏ ℏ η = 0 tökéletes folyadék η Entropy Density s 4π 4π Azonban létezik egy (feltételezett) quantum limit: A Viscosity Bound Conjecture, P. Kovtun, D.T. Son, A.O. Starinets, hep-th/0405231 Hogy viszonyulnak a rendes folyadékok ehhez a limithez? (4 π) η/s > 10! RHIC tökéletes folyadék (4 π) η/s ~1 (4π) A legforróbb (T > 4 Terakelvin) és a legtökéletesebb valaha előállított folyadék

Az erős kölcsönhatás halmazállapotai A RHIC energiáin az ütköző protonok és neutronok megolvadnak A korai Világegyetemben néhány mikromásodperckori halmazállapot 2 e SB T = p N 7 /8N fermions T 4 30 bosons Quark Gluon Plasma Hadron Tc ~ 170 MeV; ε ~ 1 GeV/fm3 Megmértük a reakciók kezdeti hőmérsékletét (PHENIX PRL 104, 132301 (2010) ) Vajon Tinit magasabb-e, mint Tc ~ 170 MeV? 12

6. mérföldkő: a kezdeti hőmérséklet A.Adare et al. ArXiv:0912.0244 PHENIX Collab PRL 2010, PRC 2010 in print TAuAu (fit) ~ 220 MeV TC from Lattice QCD ~ 170 MeV Az adatokból közvetlenül: Tini > TAuAu ~ 220 MeV Modellszámításokból: Tini = 300-600 MeV, ha τ0 = 0.15-0.6 fm/c Rács QCD számolásokból, és a Hagedorn spektrumból: Tc ~ 170 MeV 13

A RHIC felfedezések fénye: A RHICnél talált kvarkanyag igen forró, nem hadronikus, folyadék természetű ~ tökéletesen folyik nagyon opálos

A QGP/RHIC publikáció visszhangja

Mi is a RHIC tízéves terve? ALD Steve Vigdor has charged PHENIX and STAR to write decadal plans due August 1, 2010. 1. Summarize detector upgrades underway and to be utilized in the next 5 years. 2. Compelling science beyond 5++ years that require additional detector upgrades and machine capabilities. 3. Prioritize the physics and the upgrades above. 4. Discuss the option of an electron beam in the tunnel and thus an ephenix and estar in the MeRHIC and EIC era. 5. Discuss the evolution of the collaboration and experimental effort.

Az LHC kísérletei dióhéjban 7 LHC kísérlet: ALICE, ATLAS, CMS, LHCb, LHCf, MoEDAL, TOTEM Három 1000+ fős kísérlet: ALICE, ATLAS, CMS Három 100- fős kísérlet: LHCf, MoEDAL, TOTEM Az LHCb e két csoport között 730 fővel (kb PHENIX + STAR) Magyar csoportok: ALICE, CMS, TOTEM ALICE: 31 ország, 111 intézet, 1000 fő, nehézion + részecskefiz. ATLAS: 37 ország, 173 intézet, 3000 fő, részecske + nehézionfiz. CMS: 38 ország, 183 intézet, 2500+ fő, részecske + nehézion LHCb: 15 ország, 54 intézet, 730 fő, részecskefizika (CP sértés) LHCf: 6 ország, 13 intézet, 32 fő, részecske +kozmikus fizika MoEDAL: 6 ország, 9 intézet, 23 fő, monopolus és egzotika rf. TOTEM: 7 ország, 10 intézet, 70 fő, részecske +kozmikus fizika

Az LHC beindulása 2009. nov. 23. első ütközések 900 GeV-en Kb. 400 ezer ütközés 2009. dec. 14. első ütközések 2.36 TeV-en Kb. 20 ezer ütközés 2010. márc 30. első ütközések 7 TeV-en addig több mint 50 M ütközés (terv: 1000 M/sec) 2009. Első LHC nyaláb a CMS-ben (Veres G.)

A CMS első publikációja Az első publikált eredmény 2.36 TeV-en Az első publikált impulzusmérés az LHC-nél Az eredmények követik a régebbi kísérletek adatai által mutatott trendet A keletkezett részecskék száma gyorsabban nő az energia függvényében, mint gyakran használt modellek jósolták. A cikk bemutatja hogy a CMS detektor készen áll a következő hosszú adatfelvételre A detektor kiválóan működött már a legelső órában, és nagyon jó minőségű adatokat rögzített. Ez a kezdete a CMS hosszú és érdekesnek ígérkező fizikai programjának! JHEP 02 (2010) 041 31 Csörgő T.

Első CMS eredmények: szögeloszlás (dn/dη) Az átlagolt és szimmetrizált ieredmények. Összehasonlítás az UA5 és ALICE kísérletek adataival. JHEP 02 (2010) 041 A három módszer összehasonlítása 0.9 TeV és 2.36 TeV energián. 30 Csörgő T.

Az ALICE első publikációja Phase 1: rediscovering the standard model to E ted t i m sub P JC 2 2 ov 8N 009 (QCD in the case of ALICE) The average number of charged particles created perpendicular to the beam in pp collisions at 900 GeV is: dn/dη = 3.10 ± 0.13 (stat) ± 0.22 (syst) π National Geographic News (4 Dec.).a machine called ALICE... found that a (!) proton-proton collision recorded on November 23 created the precise ratio of matter and antimatter particles predicted from theory.. This is the first (and easiest) of many numbers we need to (re)measure to last time measured at the ISR for pp 37 get confidence in our detectors, tune the simulations, study background,... Phase 2 is still a long way to go.. 17/12/2009 CERN J. Schukraft Csörgő T.

Az első LHC ütközések a TOTEM kísérletben Élenjáró Protonok az IP5-től -220 és -147 m-re RP147, RP220 Pa tch Pa ne ls IP 5 Se rvi ce Fr s ro om ut Ca ing sto : r to Ra ck s T2 T2 T1 CM S területi területi áttekintés területiáttekintés áttekintés Inelasztikus Teleszkópok - Rapidity gaps - Forward particle flows T2 Pa T1 tch P an els Se rvi ce Fr s ro om uti Ca ng sto : r to Ra ck s T2 RP147, RP220 Élenjáró Protonok az IP5-től +147 és +220 m-re

Diffraktív folyamatok Diffraktív folyamatok és hatáskeresztmetszetek (Tevatron mérte 1.8 TeV-en, LHC méri majd 10-14 TeV-en)

2009 egyik legszebb pillanata R. Glauber a TOTEM magyar csoportjával

Hogyan tovább? LHC tervek 2010: 7 TeV, 100-200 pb-1 Nehézion-ütköztetés: 4 hét, 10-100 M esemény Téli szünet 2011: 2012: 2013: 2014: 2015: 7 TeV, 1 fb-1 1 év technikai szünet 13 TeV tervezett lumi. 25% 13 TeV tervezett lumi. 40% 14 TeV Tervezett luminozitás: 1034 cm-2 s-1 Jelenlegi luminozitás: 1028 cm-2 s-1 (800 Hz ütközési frekvencia)

Köszönet: DOE, Fulbright, HAESF, MTA, NSF,OTKA ++

Erősen kölcsönható anyagok Ultra-hideg atomos 6Li gáz Tökéletesen folyó Kvark-Gluon Plazma (RHIC) Nagy Tc- Szupravzetők Neutron anyag Fekete lyukak a húrelméletben Erősen csatolt 6Li gáz, T = 10-7 K J. Thomas et al, Science (2002) Kvark-gluon plazma, T>4x1012 K Hasonló Elliptikus folyási kép

An old/new look at the stars Intensity interferometry in radio astronomy Angular diameter of a main sequence stars R.Hanbury Brown

R. Hanbury Brown and R. Q. Twiss Engineers, worked in radio astronomy In fact two people: Robert Hanbury Brown and Richard Q. Twiss Robert, Hanbury and Richard: all given names Interference between two different photons can never occur. P. A. M. Dirac, The Principles of Quantum Mechanics, Oxford, 1930 In fact to a surprising number of people the idea that the arrival of photons at two separated detectors can ever be correlated was not only heretical but patently absurd, and they told us so in no uncertain terms, in person, by letter, in print, and by publishing the results of laboratory experiments, which claimed to show that we were wrong I was a long way from being able to calculate, whether it would be sensitive enough to measure a star. To do that one has to be familiar with photons and as an engineer my education in physics had stopped far short of the quantum theory. Perhaps just as well, otherwise like most physicists I would have come to the conclusion that the thing would not work ignorance is sometimes a bliss in science

Bose-Einstein or HBT correlations Two plane-waves: Bosons: need for symmetrization source S(x,k) k2 k1 Ψ1,2 x1 x2 Spectrum: detector S(x,k) is the source distribution Two-particle spectrum (momentum-distribution): Approximations: Plane-wave, no multiparticle symmetrization, thermalization

Again, what brings us all this? If the source is approximated with Gaussian: Then the correlation function is also Gaussian: These are the so-called HBT radii If transformed to the out-side-long system (not invariant) Out: direction of the mean transverse momentum of the pair Side: orthogonal to out Long: beam direction Not necessarily reflecting the geometrical size Take a hydro model of an expanding ellipsoid

Interesting new directions Azimuthally sensitive HBT (STAR, PHENIX) Source imaging (PHENIX, STAR) Multiparticle correlations (STAR, PHENIX) Non-identical correlations (STAR) Rapidity dependent HBT (PHOBOS) Photon HBT (STAR, PHENIX) Non-Gaussian form (L3, PHENIX, STAR, ALICE, CMS) S. Hegyi, T. Cs., W. A. Zajc, L3, STAR,... Pion lasers S. Pratt, Q.H. Zhang, T. Cs, J. Zimányi, Yu. Sinyukov... Mass-modification, squeezing M. Asakawa, T. Cs., M. Gyulassy, Y. Hama, S. Padula,... Search for axial UA(1) symmetry restoration, λ(pt) S. Vance, T. Cs., D. Kharzeev, R. Vértesi, J. Sziklai

Non-Gaussian distributions The source does NOT have to be Gaussian Non-Gaussian tails Low-q bins One can check, if the correlation function is really Gaussian or not The Gaussian assumption can potentially cause results to be meaningless

Squeezed back-to-back correlations

PHENIX back-to-back correlations M. Nagy for PHENIX, WPCF 2009, CERN

Possible implications M. Nagy for PHENIX, WPCF 2009, CERN