Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk,...
Transcript of Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk,...
![Page 1: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/1.jpg)
A sötét anyag nyomában
Krasznahorkay Attila
MTA Atomki, Debrecen
![Page 2: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/2.jpg)
Látható és láthatatlan világunk
• A levegő
• Túl kicsi dolgok
Mikroszkóp
• Túl távoli dolgok
távcső, teleszkópok
• Gravitációs vonzás, Mágneses vonzás
• Radioaktív sugárzások
Baktériumok (1674, 1865) Vírusok (1892)
Li6 elektron
neutrinóFotoemulzió
Becquerel, 1899
α, β, γ sugárzás
Csikai-Szalay kisérlet
![Page 3: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/3.jpg)
A sötét anyag kutatásának első motivációja
• A rotációs görbék tanulmányozása
• Sötét anyag glória a galaxisok körül
Népszámlálás az Univerzumban
Csillagok és galaxisok csak: 0.5 %Neutrínók: 0.3 – 10 %Az ismert anyag: 5 %Sötét anyag: ≈ 30 %Sötét energia ≈ 65 %
Andromeda galaxisTömeg: 370 milliárd M☉
Távolság: 2,5 millió fé
A gravitációs lencsehatás
Sötét galaxisok
![Page 4: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/4.jpg)
Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról?
• Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett gravitációs hatását.
• Nagyon sok van belőle (95%)
• Szorgalmasan keressük az alkotó részecskéit, egyre érzékenyebb detektorokkal.
• Milyen részecske (részecskék) alkotják?
• Van-e (vannak-e) ezek között eddig ismeretlen kölcsönhatások?
![Page 5: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/5.jpg)
Keresés a pincétől a padlásig, már 30 éve, minden szegletben, óriási erőkkel…
• LUX (Large Underground Xenon) detektor
• AMS (Alpha Magnetic Spektometer) az űrben
![Page 6: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/6.jpg)
Magfizika
Légifelvétel a CERN-ről
Genfi-tó
Jura LEP/ LHC
SPS
PS
Franciaország
Svájc
![Page 7: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/7.jpg)
Magfizika
Atomfizika
Magfizika
HadronfizikaRelativisztikus nehézion fizikaQGP
Részecskefizika
Standard Model
Alapvető kölcsönhatások
1. Gravitációs2. Elektromágneses3. Erős4. Gyenge
Értjük a körülöttünk lévő világot.???
![Page 8: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/8.jpg)
Az atommag mint felfedező gép
• Mi az Atommagkutató Intézetben az atommagok tulajdonságait és átalakulásait vizsgáljuk. Valójában azonban az atommag is egy felfedező gép, mint az LHC ahol talán a természet összes kölcsönhatása jelen van.
• A négy jelenleg ismert kölcsönhatás közül kettőt az atommagban fedeztek fel. Az erős és a gyenge kölcsönhatásokat. Hogy mire is jók ezek? Az erős kölcsönhatás eredményezi az atommagok igen nagy kötési energiáját, amit felszabadítva termelnek energiát az atomreaktorok. A gyenge kölcsönhatás nélkül pedig nem sütne a nap.
• Mi az atommagban kezdtük el keresni a sötét anyagot.
![Page 9: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/9.jpg)
A sötét erő és a sötét foton
• Látható világunkban a fotonok, a fény kvantumai közvetítik az elektromágneses kölcsönhatást. A sötét világban a fény megfelelője a sötét
sugárzás, aminek a kvantumjai a sötét fotonok (2008). • Nagy kísérletek a sötét foton kimutatására.
• A fenti elmélet értelmében lehetnének sötét atomok, és elkezdhetnénk gondolkodni a sötét kémiáról is. De van akik már sötét DNS-ről stb. is beszélnek.
![Page 10: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/10.jpg)
A sötét foton jellemzői
Elágazási arány
Élettartam
A cél: olyan elektron-pozitron párokat kimutatni egy atommag jól meghatározott gerjesztett állapotának bomlása során, amik jelenlegi tudásunk szerint csak egy új részecske bomlásából származhatnak.
![Page 11: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/11.jpg)
A sötét foton e+-e- bomlásának keresése atommag átmenetekben
Jπ
Jπ
e+
e–
Jellegzetes csúcs a részecskék szögkorrelációjában (kinematika).
e+-e⁻ belső párkeltés
![Page 12: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/12.jpg)
A 8Be M1 átmeneteinek vizsgálata
8Be
0+
2+
1+
1+
0
3.0
17.6
18.2T=0 Ep= 1030 keV
T=1 Ep= 441 keV
Gerjesztés a7Li(p,γ)8Be magreakcióval
![Page 13: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/13.jpg)
A 441 keV-es rezonancián mért γ-spektrum
![Page 14: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/14.jpg)
Az elektron-pozitron spektrométer
![Page 15: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/15.jpg)
MWPC
SOKSZÁLAS PROPORCIONÁLIS KAMRA (MWPC):
Meglátni a láthatatlant (detektorok)
![Page 16: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/16.jpg)
2-D READOUT
KÉTDIMENZIÓS MWPC KIOLVASÁSA KATÓDOKON INDUKÁLT TÖLTÉSSEGÍTSÉGÉVEL
Charpak és Sauli, 1973
![Page 17: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/17.jpg)
Szcintillációs detektorok
Szcintilláló anyagok:
A gerjesztett atomok legerjesztődésekor illetve a szabaddá vált elektronok befogódásakor “szcintillációs fény” keletkezik.
szervetlen kristályok (ZnS(Ag), NaI(Tl), CsI(Tl)…)
Szerves anyagok (plasztikok, folyadékok…)
Gázok
A keletkezett fényt fényvezetővel (plexi, fényvezető szál…) visszük a fotoelektron sokszorozóra.
![Page 18: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/18.jpg)
A fotoelektron sokszorozó
![Page 19: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/19.jpg)
Elektrosztatikus Van de Graaff generátor
• Tűsorral feltöltött szalag viszi fel a töltéseket egy félgömbre, ami így nagyfeszültségre töltődik fel.
• A gyorsító tér előállítása sok, egyre nagyobb feszültségen lévő elektródával.
• Köztük ellenállás osztó.
19
![Page 20: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/20.jpg)
A rezonancián történt mérések
Ep=1.04 MeV Ep=1.10 MeV
Eltérés az IPC-től
![Page 21: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/21.jpg)
Kísérleti eredményeink értelmezése
Az elektron-pozitron szögkorrelációra kapott eredményeink értelmezése egy új részecske keletkezésének és elbomlásának feltételezésével.
![Page 22: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/22.jpg)
Phys. Rev. Lett. 117, 071803
![Page 23: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/23.jpg)
Csatolási állandó az elektronokhoz, a részecske tömegének függvényében
Csatolási állandók korrelációja az atommagot felépítő
kvarkokhoz
Csatolási állandók az elektronhoz és a kvarkokhoz
![Page 24: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/24.jpg)
https://sites.google.com/site/zprimeguide/ Hye-Sung Lee (JLAB)Világszerte kísérleteket terveznek…
![Page 25: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/25.jpg)
A folytatása következik…
• Több teleszkóp, nagyobb hatásfok
• Helyzetérzékeny Si detektorok az elektronok és a pozitronok impulzus vektorainak meghatározására.
• Az invariáns tömeg pontos meghatározása.
• A 17.6 MeV-es átmenetben látunk-e valamit? (A proton fóbiás modell jóslatai)
• A részecske élettartamának meghatározása.
• E1 átmenetben (11B(p,γ)12C) látunk-e valamit? (megmarad-e a paritás a kölcsönhatásban?)
![Page 26: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/26.jpg)
Az első eredmények az új Tandetronnál(2017. február)
Az elméleti előrejelzés teljesült!
1. Új gyorsító2. Új detektorok3. Új adatgyűjtő rendszer
![Page 27: Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen Anket/Eloadasok2017... · 2017-05-01 · Miket tudunk, és miket nem a sötét anyagról? •Érzékeljük a látható csillagokra kifejtett](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062914/5e5a280ddaf6020722107f55/html5/thumbnails/27.jpg)
Fantasztikus korban élünk.
Fizikai képünk az elkövetkező években
valószínűleg alapvetően át fog alakulni.
Vegyünk részt ebben a folyamatban!