合作单位北大、华师、近物所科大、上海所、兰大、山大

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第十四届全国核结构大会2012.4.12-16，湖州，浙江

HIRFL-CSR上低温高密核物质性质研究计划

肖志刚 1

For CEE pre-Collaboration1 清华大学物理系

内容物理背景 CEE的概念性设计现状与计划小结

核物质相图

0.2

10

100

0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 B GeV

T(MeV)

中子星液态气态

强子气体

Q G P

早期宇宙LHC

RHIC

SPS

AGS

SIS

CSR

核物质性质研究的关键性问题 :寻找具有参加子自由度的物质形态理解夸克物质、强子物质与核物质的不同性质理解上述三种物质状态之间的相变过程

Symmetry Energy:

(N-Z)

E

Energy cost to convert protons to neutrons in nuclear medium

...

3...

16218)()(),( 23

22

sym2

0 LEaEEE symV

:Compressibility

Esym

Revisit FOPI -/+ data with IBUU04

Z.G. Xiao, B.A. Li et al., Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 062502A rather soft nuclear symmetry energy is more favored by FOPI data!!!

Measurement at sub GeV/u energy range helps to resolve the Esym()!

IBUU04:

What will be new ? I

What is missing is the forward region, particularly for the isospin sector in EOS study.

This is what CEE will focus on!

Well studied： Mass resolved phase space well covered at midrapidity with FOPI, yielding lots of physical outputs

1 Esym via -/+, and 3He/t

F. Fu, XZG et al., PLB666(2008)359

Advantages of pion observables at HIRFL-CSR:

Density as high as 2~30 , varying rapidly with beam energy;

Maximum stopping, maximum sensitivity on the EOS

NOT influenced by the problem of clustering in transport

Most copious produced, copious information of isospin effect;

……



Nuclear Stopping Power is maximized at HIRFL-CSR region, resulting in best sensitivity of the physical observable on the EOS of cold dense nuclear matter.

Sensitivity： S= (-/+ )x=1 /(-/+ )x=0

Degree of IF： (-/+ )tran－ (-/+ )isob

What will be new ? II



Well studied： Mass resolved phase space well covered at midrapidity with FOPI, yielding lots of physical outputs





Well studied： Mass resolved phase space well covered at midrapidity, yielding lots of physical outputs



2 Isospin Tracing

Y(0)=Y/Ycm-1

Zr+Zr (less proton)

Zr+Ru

Ru+Ru (more proton)

Ru+Zr

To Make use of HIRFL-CSR heavy ion beamsN

CSRm

CSRe

SFC

SSC

SFC: 10 AMeV (H.I.), 17~35 MeV (p)SSC: 100 AMeV (H.I.), 110 MeV (p)CSRm: 1000 AMeV (H.I.), 2.8 GeV (p)

RIBLL1: RIBs at tens of AMeVRIBLL2: RIBs at hundreds of A MeVCSRe: storage ring with deceleration

RIB

LL

2

RIB

LL

1

CEE 概念性设计Dipole

MWDC MRPC

ZDC

STA

T0 Target

CEE 磁铁 MWDC 硅像素和硅微条探测器 ZDC TOF （ T0， iTOF和MRPC） FEE/DAQ

• 2011年 7月 25日，第一次 Pre-CEE meeting• 2012年 2月 7日，第二次 Pre-CEE meeting

DipoleMWDC MRPC

ZDC

STA

T0 Target

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(Test Beam)

• C+C @ 200,600 MeV/u• Three MWPC tracking• 12 TOF Strips + Start• 1 Neutron Wall• Inclusive • B~0.4T， reversible

Target

Outcome of the test beam run12C+12C 600AMeV

P+-

1) Tracks reconstructed well

2) Pion ratio ~ 1 in C+C

3) Limited electronics, detector resolution and Heavy background …

4) Systematic error not controlled

Full simulation and preparation for further experiment ongoing.

Phase I

Target

START

TOF Wall

Neutron Wall

MWDC

Dipole

MWDC R&D

Dimension(cm) 114×76×13 98×8613 64×49×13

Sensitive Size (cm) 96×50 80×60 48×32

Anode Layers 6 6 6

Max. Drift Len. 5mm 5mm 5mm

Position Resolution: ＝ 200 ~ 260mMIP Efficiency 95% ~ 97%，Max. Rate : 104 HZ/wire

径迹探测器读出测试（ I）PreAMP

FLADC

Sense Wire

延迟 300ns

延迟 600ns

X丝

U丝

V丝

谢谢

1GeV/u 以下的重离子碰撞，是研究核物质状态方程的理想手段。冷致密核物质，可以在这一能区形成。提出了 CEE的概念性设计，各个工作小组正在致力于完善各个子系统的设计和方案。

小结

期待大家的关注和支持！Thank you !

FEE 和 DAQ 构架

……

磁盘阵列

千兆以太网交换机

运行控制，数据显示等

零槽控制器

前端电路模块

前端电路模块

前端电路模块

前端电路模块

……

PXI 6U机箱

时钟电路

触发控制

零槽控制器

前端电路模块

前端电路模块

前端电路模块

前端电路模块

……

PXI 6U机箱

时钟电路

触发控制

后端读出模块ROS1

ATCA 机箱

.

.

.

后端读出模块ROSN

事例组装组建SFI1

事例过滤处理PT

1

.

.

.

事例组装组建SFIN

.

.

.

事例过滤处理PT

N

子计算机群输出SFO

处理过程管理DPM

星形拓扑交换模块

千兆以太网

全局时钟分配全局触发控制

AMC接口

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