piękny spin
DESCRIPTION
Piękny Spin. Agnieszka Ilnicka Opieka: dr Joanna Kiryluk p rof. Barbara Badełek. Plan prezentacji:. Krótka historia spinu: Koncepcja Uhlenbecka - Goudsmitha Eksperyment Sterna – Gerlacha. Współczesne eksperymenty spinowe: - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Piękny SpinAgnieszka Ilnicka
Opieka: dr Joanna Kirylukprof. Barbara Badełek
Krótka historia spinu: Koncepcja Uhlenbecka - Goudsmitha Eksperyment Sterna – Gerlacha
Plan prezentacji:
Współczesne eksperymenty spinowe: Spin jako laboratorium do odkrywania fizyki poza
Modelem Standardowym - eksperyment g-2 w BNL
Problem ze spinem nukleonu – eksperyment COMPASS
Wykorzystanie spinu do mierzenia trudno otrzymywalnych wielkości – pomiary formfaktorów protonu w JLab
Przedstawiona w 1925 Próba zrozumienia anormalnego efektu Zeemana Wprowadzili pojęcie spinu do fizyki – jako
wewnętrznego momentu pędu elektronu
Koncepcja Uhlenbecka - Goudsmitha
‚This is a good idea. Your idea may be wrong, but since both of you are so young without any reputation, you would not lose anything by making a stupid mistake’
P.Ehrenfest
Uhlenbeck, Kramers i Goudsmit
Dobry eksperyment poparty złą teorią Przeprowadzony w 1921 Miał ostatecznie rozstrzygnąc między klasyczną i
kwantową koncepcją Eksperyment w którym „objawił się” spin
Eksperyment Sterna - Gerlacha
Au = [Kr]5
Eksperyment Sterna - Gerlacha
Wyniki z 1922 roku, z poprawionej aparatury. Widać w minimum po środku, a więc wiązka uległa rozszczepieniu!
Eksperymenty współczesne
Pomiar ładunku słabego elektronu (SLAC E158) i protonu (JLab Qweak)
Eksperymenty z elektrycznym dipolowym momentem neutronu (LANSCE)
Mionowy eksperyment g-2 w BNL
Odkrywanie fizyki poza Modelem Standardowym przy pomocy spinu
Eksperyment g-2 w BNL
𝑎=𝑔−22
=(QED)+(weak)+(had)
(SM)=11659180(8)~α/(2π) ~10-6 QED
QED weak
had
~5•10-5 QED
Poza SM
~10-6 QED
Eksperyment g-2 w BNL
Eksperyment g-2 w BNL
Eksperyment g-2 w BNL
Zwiększenie liczby zebranych przypadków Nowe zakrzywiające magnesy nadprzewodzące i osłony Instalacja magnesu maskującego tło od AGS Pozbycie się komplikacji związanych z koherentną oscylacją
betatronową (CBO)
Eksperyment g-2 w BNL
(SM)=11659180(8)(exp)=11656208(6)
1933 – zmierzony moment magnetyczny protonu: Eksperymenty niespolaryzowane DIS Nukleon ma wewnętrzną strukturę! Momenty magnetyczne kwarków walencyjnych
sumują się do barionowych A jak jest ze spinem?
Problem ze spinem nukleonu
Kryzys spinowy!
Problem ze spinem nukleonu
Skąd się może wziąć spin nukleonu? Kwarki (walencyjne i morza) Gluony Moment orbitalny (kwarków i gluonów)
Problem ze spinem nukleonu
EMC/SMC~20%
SMC/RHIC/COMPASSmało
Jak zmierzyć?
EMC () SMC (, G) COMPASS (, G) HERMES (DESY) (, G) E142, E143, E154, E155 (SLAC) () RHIC (BNL) (G)
Eksperymenty badające spin nukleonu:
CERN
Spolaryzowane rozpraszanie głęboko nieelastyczne mionu na nukleonie:
Eksperyment EMC/SMC/COMPASS
μ(k) μ’(k’)
γ*(q)
q(xP)
p(P) X
Pomiar asymetrii:
NNNNA
N SSt
exp
∆ Σ
Eksperyment SMC/COMPASS
X
Spolaryzowane rozpraszanie głęboko nieelastyczne mionów na nukleonie – zbierane informacje w koincydencji z innym zdarzeniem.
𝜇𝑁→𝜇 ′ +h𝑎𝑑 (𝑐 )+𝑋ccpTB
cccc
cccc fDAPPNNNNA
exp
GGA XccN
XccNccp
𝜇𝑁→𝜇 ′ +h+¿h− (𝑝𝑇 )+ 𝑋 ¿
GSMC/HERMES/
COMPASS
COMPASS
PGF
Układ eksperymentalny:
Eksperyment EMC/SMC/COMPASS
Wiązka μ130cm
3cm𝑆𝜇
Polaryzacja: P=0% P=90%
DNP
Spolaryzowana tarcza
Jak się tworzy spolaryzowaną tarczę? Metoda dynamicznej polaryzacji jądrowej (DNP)
Eksperyment COMPASS
Eksperyment COMPASS
Identyfikacja produktów rozpadów cięzkich kwarkówD0→πK D* → D0 π → π π K Odtwarzanie kinematyki rozproszonych mionów
Eksperyment COMPASS
Wkład kwartów s do elektromagnetycznych formfaktorów nukleonów (JLab)
Gęstość neutronów w cięzkich jądrach Pomiar iloczynu formfaktorów protonu (JLab)
Wykorzystanie spinu do mierzenia trudno otrzymywalnych wielkości
Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji:
Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji:
Formfaktor – transformata Fouriera rozkładu ładunku lub magnetyzowalności
Można przybliżać formfaktorem dipolowym:
Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji:
Rozpraszanie elastyczne
Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji:
(E,k )
e’ (E’,k’ )
γ (ν,q )
p(M )
()�⃗� 𝒑→𝒆 �⃗�
Co mierzy się w eksperymencie? Przekrój czynny (σ) Składowe polaryzacji wybitych protonów(Pl, Pt )
Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji:
𝐺𝐸
𝐺𝑀∝𝑃𝑡
𝑃 𝑙
Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji:
Rozkład ładunku oraz magnetyzowalności w protonie znacznie się różni!
Wiele eksperymentów spinowych Badanie spinu samego w sobie Wykorzystywanie spinu do badania
właściwości materii i testowania modeli teoretycznych
Podsumowanie:
Dziękuję za uwagę!
Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji:
~σ