PHENIX experiment @ RHIC, BNL · 2016-08-30 · PHENIX experiment @ RHIC, BNL RHIC...

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홍병식 교수님 ( 이학관 412, 3290-3105, [email protected] ) 핵물리 연구실 ( 이학관 442, 3290-3535 ) SAMURAI TPC Project @ RIBF, RIKEN 우주로부터 입사하는 뮤온의 궤적을 TPC 이용하여 검출한 그림. 오른쪽의 검은 선은 뮤온의 궤적을, 빨간 선과 파란 선은 각각 아랫면과 옆면으로 사영된 위치를 나타낸다. 아래쪽은 검출된 신호를 2차원 평면상으로 표현한 것. 우주선 (cosmic ray) 검출 테스트 Figure courtesy of J. Estee Figure courtesy of J. Barney 유도 시간으로 수직 위치를 확정 패드 위치2차원 수평 궤도를 확정 검출 원리 상태방정식 핵 상태방정식은 핵물질(Nuclear Matter)의 밀도 및 양성자/중성자 간의 밀도 차이에 의해 결정되며 원자핵의 핵자 간의 결합에너지를 나타낸다. 불안정한 원자핵인 방사성 동위원소를 이용한 중이온 (Heavy Ion) 충돌을 통해 이 핵 상태 방정식 중 양성자와 중성자의 밀도 차이에 의해 결정되는 부분을 알 수 있으며 , 이를 가리켜 대칭 에너지 (Nuclear Symmetry Energy)라 한다. 이 핵 대칭 에너지를 연구함으로써 구속된 핵자에 작용하는 힘을 보다 정확히 이해할 수 있다. SPiRIT (S AMURAI Pi on-R econstruction and I on-tracker T PC) Rigid Top Plate Pad Plane (108 x 112) Wire Plane Voltage Step-Down Thin-Walled Enclosure Front End Electronics Field Cage Calibration Laser Optics Target Mechanism Rails Beam 일본의 자연과학 종합 연구소. 사이타마 현 와코 캠퍼스에 위치한 니시나 센터의 가속기를 이용하여 실험한다. SPiRIT 실험은 니시나 센터의 RIBF(Rare Isotope Beam Factory) 가속기 및 초전도 자석인 SAMURAI를 이용한다. RIKEN (일본 이화학 연구소) PHENIX experiment @ RHIC, BNL RHIC (상대론적 중이온 가속기) 미국 뉴욕 브룩해븐 국립연구소 (BNL) 위치한 대형 입자 가속기로서 , 중이온 (Heavy Ion) 스핀 정렬된 양성자 (polarized proton beam) 쏘아 보낼 수 있는 충돌형 가속기이다. 최대 충돌 에너지 (s NN ): 510 GeV (양성자 양성자 충돌 시) 200 GeV (중이온 중이온 충돌 시) 순간 최대 단위 시간·면적 당 입자 충돌 횟수 (Luminosity): 1.65 × 10 32 (cm -2 ·s -1 ), (양성자-양성자 충돌 시) 5.00 × 10 27 (cm -2 ·s -1 ), (중이온-중이온 충돌 시) PHENIX (P ioneering H igh-E nergy N uclear I nteractions eX periment) RHIC 위치한 다목적 입자 검출 장치이자 이를 이용하는 실험으로서 , 주요한 연구 주제는 QGP(Quark-Gluon Plasma) 특성 규명 양성자 스핀 1/2 의 기원에 대한 정확한 이해이다. QGP 에 대한 보다 정확한 이해 다양한 방식의 접근을 통해 존재가 확인된 QGP 상태에 대한 보다 정확하고 완전한 이해를 추구한다. 중이온 중이온 (A - A)간 충돌: 다양한 충돌 에너지 및 핵종 중양성자 (d - A)간 충돌 양성자 스핀 1/2의 기원 연구 양성자의 스핀이 1/2 임은 널리 알려진 사실이지만 이를 구성하는 요소들에 대해서는 이해하지 못하고 있다 . RHIC/PHENIX 에서는 양성자 빔의 스핀 방향을 일정 방향으로 정렬시킴으로써 양성자 스핀의 기원을 정밀하게 측정할 수 있다.

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Page 1: PHENIX experiment @ RHIC, BNL · 2016-08-30 · PHENIX experiment @ RHIC, BNL RHIC (상대론적중이온가속기) 미국뉴욕주브룩해븐국립연구소(BNL)에위치한대형입자가속기로서,

홍병식 교수님 ( 이학관 412호, 3290-3105, [email protected] ) 핵물리 연구실 ( 이학관 442호, 3290-3535 )

SAMURAI TPC Project @ RIBF, RIKEN

우 주 로 부 터 입 사 하 는뮤 온 의 궤 적 을 T P C 를이용하여 검출한 그림.오른쪽의 검은 선은 뮤온의궤적을, 빨간 선과 파란 선은각 각 아 랫 면 과 옆 면 으 로사영된 위치를 나타낸다.아 래 쪽 은 검 출 된 신 호 를2차원 평면상으로 표현한 것.

우주선 (cosmic ray) 검출 테스트

Figure courtesy of J. Estee

Figure courtesy of J. Barney

유도 시간으로수직 위치를 확정

패드 위치로 2차원수평 궤도를 확정

검출 원리핵 상태방정식핵 상태방정식은 핵물질(Nuclear Matter)의 밀도 및 양성자/중성자 간의 밀도 차이에

의해 결정되며 원자핵의 핵자 간의 결합에너지를 나타낸다.

불안정한 원자핵인 방사성 동위원소를

이용한 중이온(Heavy Ion) 충돌을 통해

이 핵 상태 방정식 중 양성자와 중성자의

밀도 차이에 의해 결정되는 부분을 알 수

있 으 며 , 이 를 가 리 켜 핵 대 칭 에 너 지

(Nuclear Symmetry Energy)라 한다.

이 핵 대칭 에너지를 연구함으로써 구속된

핵자에 작용하는 힘을 보다 정확히 이해할

수 있다.

SPiRIT (SAMURAI Pion-Reconstruction and Ion-tracker TPC)

Rigid Top Plate

Pad Plane (108 x 112)

Wire Plane

Voltage Step-Down

Thin-Walled Enclosure

Front End Electronics

Field Cage

Calibration Laser Optics

Target Mechanism

Rails

Beam

일본의 자연과학 종합 연구소. 사이타마 현 와코 캠퍼스에 위치한 니시나 센터의

가속기를 이용하여 실험한다. SPiRIT 실험은 니시나 센터의 RIBF(Rare Isotope

Beam Factory) 가속기 및 초전도 자석인 SAMURAI를 이용한다.

RIKEN (일본 이화학 연구소)

PHENIX experiment @ RHIC, BNL

RHIC (상대론적 중이온 가속기)미국 뉴욕 주 브룩해븐 국립연구소(BNL)에 위치한 대형 입자 가속기로서,중이온 (Heavy Ion) 및 스핀 정렬된 양성자(polarized proton beam)를쏘아 보낼 수 있는 충돌형 가속기이다.

최대 충돌 에너지 (√sNN):

• 510 GeV (양성자 – 양성자 충돌 시)• 200 GeV (중이온 – 중이온 충돌 시)

순간 최대 단위 시간·면적 당 입자 충돌 횟수 (Luminosity):

• 1.65 × 1032 (cm-2·s-1), (양성자-양성자 충돌 시)• 5.00 × 1027 (cm-2·s-1), (중이온-중이온 충돌 시)

PHENIX(Pioneering High-Energy Nuclear Interactions eXperiment)

RHIC에 위치한 다목적 입자 검출 장치이자 이를 이용하는 실험으로서 ,주 요 한 연 구 주 제 는 Q G P ( Q u a r k - G l u o n P l a s m a ) 의 특 성 규 명 및양성자 스핀 1/2 의 기원에 대한 정확한 이해이다.

QGP에 대한 보다 정확한 이해다양한 방식의 접근을 통해 존재가 확인된 QGP 상태에 대한 보다 정확하고 완전한이해를 추구한다.

• 중이온 – 중이온 (A - A)간 충돌: 다양한 충돌 에너지 및 핵종• 중양성자 – 핵 (d - A)간 충돌

양성자 스핀 1/2의 기원 연구양성자의 스핀이 1/2임은 널리 알려진 사실이지만 이를 구성하는 요소들에대해서는 이해하지 못하고 있다. RHIC/PHENIX에서는 양성자 빔의 스핀 방향을일정 방향으로 정렬시킴으로써 양성자 스핀의 기원을 정밀하게 측정할 수 있다.