Pikny Spin Agnieszka Ilnicka Opieka dr Joanna Kiryluk

Piękny Spin Agnieszka Ilnicka Opieka: dr Joanna Kiryluk prof. Barbara Badełek

Plan prezentacji: Krótka historia spinu: Ø Koncepcja Uhlenbecka - Goudsmitha Ø Eksperyment Sterna – Gerlacha Współczesne eksperymenty spinowe: Ø Spin jako laboratorium do odkrywania fizyki poza Modelem Standardowym - eksperyment g-2 w BNL Ø Problem ze spinem nukleonu – eksperyment COMPASS Ø Wykorzystanie spinu do mierzenia trudno otrzymywalnych wielkości – pomiary formfaktorów protonu w JLab

Koncepcja Uhlenbecka Goudsmitha � Przedstawiona w 1925 � Próba zrozumienia anormalnego efektu Zeemana � Wprowadzili pojęcie spinu do fizyki – jako wewnętrznego momentu pędu elektronu ‚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

Eksperyment Sterna - Gerlacha � 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 Wyniki z 1922 roku, z poprawionej aparatury. Widać w minimum po środku, a więc wiązka uległa rozszczepieniu!

Eksperymenty współczesne

Odkrywanie fizyki poza Modelem Standardowym przy pomocy spinu � Pomiar ładunku słabego elektronu (SLAC E 158) i protonu (JLab Qweak) � Eksperymenty z elektrycznym dipolowym momentem neutronu (LANSCE) � Mionowy eksperyment g-2 w BNL

Eksperyment g-2 w BNL � QED ~α/(2π) Poza SM weak -6 QED ~10~10 had ~5 • 10 -5 QED

Eksperyment g-2 w BNL

Eksperyment g-2 w BNL

Eksperyment g-2 w BNL ü ü 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

Problem ze spinem nukleonu � Kryzys spinowy!

Problem ze spinem nukleonu

Problem ze spinem nukleonu � EMC/SMC ~20% SMC/RHIC/ COMPASS mało Jak zmierzyć?

Eksperymenty badające spin nukleonu: � CERN

Eksperyment EMC/SMC/COMPASS � Pomiar asymetrii: μ(k) μ’(k’) γ*(q) q(x. P) p(P) X

Eksperyment SMC/COMPASS Spolaryzowane rozpraszanie głęboko nieelastyczne mionów na nukleonie – zbierane informacje w koincydencji z innym zdarzeniem. SMC/HERMES/ COMPASS PGF X

Eksperyment EMC/SMC/COMPASS Układ eksperymentalny: Spolaryzowana tarcza 3 cm Wiązka μ 130 cm DNP P=0% P=90%

Eksperyment COMPASS � � Jak się tworzy spolaryzowaną tarczę? Metoda dynamicznej polaryzacji jądrowej (DNP)

Eksperyment COMPASS ü Identyfikacja produktów rozpadów cięzkich kwarków D 0→πK D* → D 0 π → π π K ü Odtwarzanie kinematyki rozproszonych mionów

Eksperyment COMPASS

Wykorzystanie spinu do mierzenia trudno otrzymywalnych wielkości � Wkład kwartów s do elektromagnetycznych formfaktorów nukleonów (JLab) � Gęstość neutronów w cięzkich jądrach � Pomiar iloczynu formfaktorów protonu (JLab)

Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji:

Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji: Formfaktor – transformata Fouriera rozkładunku lub magnetyzowalności

Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji:

Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji: � Rozpraszanie elastyczne e’ (E’, k’ ) γ (ν, q ) p(M )

Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji: Co mierzy się w eksperymencie? � Przekrój czynny (σ) � Składowe polaryzacji wybitych protonów(Pl, Pt )

Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji: Rozkład ładunku oraz magnetyzowalności w protonie znacznie się różni!

Podsumowanie: � Wiele eksperymentów spinowych � Badanie spinu samego w sobie � Wykorzystywanie spinu do badania właściwości materii i testowania modeli teoretycznych

Dziękuję za uwagę!

Pomiar iloczynu formfaktorów za pomocą przenoszenia polaryzacji: ~σ