🗊Презентация Открытие антипротона

Открытие антипротона Волосников Владимир Сергеевич МФТИ ФОПФ 1 курс 727 группа

План Теоретические предпосылки Экспериментальная установка Результат

Теоретические предпосылки Мотивация проведения эксперимента Спин Теория Дирака

Мотивация проведения эксперимента

Теория Дирака Появление квантовой Механики Появление специальной теории относительности П. Дирак обобщает уравнение Шредингера на случай релятивистских частиц Из решения его уравнения возникали частицы с отрицательными энергиями Возникшую проблему решает гипотеза о существовании античастиц Античасти́ца — частица-двойник некоторой другой элементарной частицы, обладающая той же массой и тем же спином, отличающаяся от неё знаками всех других характеристик взаимодействия

Экспериментальная установка Беватрон Установка Плюсы

Беватрон Беватро́н (Bevatron, от BeV — Billion ElectronVolt) — ускоритель, слабофокусирующий протонный синхротрон на энергию 6 ГэВ, работавший в Национальной лаборатории им.Лоуренса (LBNL, Калифорния) в 1954-1971 годы для проведения экспериментов в области физики высоких энергий и элементарных частиц, а в 1971-2009 годы в качестве бустера тяжёлых ионов для линейного ускорителя SuperHILAC.

T – медная мишень; М1, М2 – отклоняющие магниты; С1, С2 – сцинтилляционные счетчики; Ч1, Ч2 – Черенковские счетчики; Л1, Л2 – квадрупольные фокусирующие магниты T – медная мишень; М1, М2 – отклоняющие магниты; С1, С2 – сцинтилляционные счетчики; Ч1, Ч2 – Черенковские счетчики; Л1, Л2 – квадрупольные фокусирующие магниты

Особенности установки С помощью отклоняющих магнитов М1 и М2 из всех вторичных частиц, образующихся при взаимодействии ускоренного пучка протонов  с мишенью, выделялись частицы с единичным отрицательным зарядом и импульсом 1.19 ГэВ/с. Для выделения антипротонов из большого фона отрицательных пионов (1 антипротон на ≈105 пионов) использовалось их разное время пролета расстояния ≈ 12 м между быстродействующими сцинтилляционными счетчиками С1 и С2. Ч2-счетчик Черенкова специальной конструкции, который подсчитывает только частицы в узком интервале скоростей, 0. 75 < V/C < 0.78. Счетчик Ч1 регистрировал частицы со скоростями пионов (V/C > 0.79).

Экспериментальные данные Измерение времени полета Измерение массы Измерение пороговой энергии выхода

Известны импульсы частиц проходящих через магниты М1, М2 - 1.19 ГэВ/с Известны импульсы частиц проходящих через магниты М1, М2 - 1.19 ГэВ/с известны массы мезонов и антипротона, => известны скорости частиц - 0.99 с и 0.78 с соответственно Известно расстояние между счетчиками С1 и С2 – 12м Теоретическое время полета мезона и антипротона - 40·10-9 с и 51·10-9 с соответственно

Измерение времени полета Счетчик Ч1 регистрировал частицы, двигающиеся со скоростью >0,79c Счетчик Ч2 регистрировал частицы со скоростью 0,75c < V/c < 0,78c Счетчик С3 регистрировал частицы, которые не отклонились от заданной траектории Счетчики С1, С2, С3 и Ч2 были включены на совпадение Показания счетчика Ч1 исключались из показаний С1, С2, С3 и Ч2

Измерение времени полета

Измерение времени полета

Измерение массы Скорость мезонов и антипротонов постоянна С помощью изменения параметров M1, M2, Q1 и Q2 изменяли импульс частицы Таким методом получали зависимость количества частиц, приходящихся на 10^5 мезонов от массы частицы

Кривая получена с помощью протонов Кривая получена с помощью протонов Точки получены для отрицательных частиц Масса отрицательной частицы совпадает с массой протона в пределах 5%

Измерение выхода измерение выхода отрицательно заряженных частиц с массой равной протону в зависимости от энергии падающего на мишень пучка ускоренных протонов. Измеренное пороговое значение выхода реакции - 4,3 МэВ

Выводы

Немного о спине (спиновом числе) Спин (от англ. spin, буквально — вращение, вращать(-ся)) — собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Вектор спина является единственной величиной, характеризующей ориентацию частицы в квантовой механике целого. Деление частиц на бозоны (с целым спином) и фермионы (с полуцелым спином)

Немного о спине (спиновом числе) Фермионы - электроны, мюоны, нейтрино, протоны, кварки Бозоны – фотон, глюон, гравитон

Сцинтилляционные счетчики

Квадрупольная линза

Черенковский счетчик