Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Fizyka zderzeń ciężkich jonów

Koordynator przedmiotu:

dr hab. inż. Katarzyna Grebieszkow, profesor uczelni

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Fizyka Techniczna

Grupa przedmiotów:

Obowiązkowe

Kod przedmiotu:

1050-FTFTJ-MSP-2FZJ

Semestr nominalny:

1 / rok ak. 2020/2021

Liczba punktów ECTS:

3

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1. godziny kontaktowe – 47 h; w tym a) obecność na wykładach – 45 h c) obecność na egzaminie – 2 h 2. praca własna studenta – 30 h; w tym a) przygotowanie do egzaminu – 30 h Razem w semestrze 77 h, co odpowiada 3 pkt. ECTS

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

1. obecność na wykładach – 45 h 2. obecność na egzaminie – 2 h Razem w semestrze 47 h, co odpowiada 2 pkt. ECTS

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

0

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład45h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium0h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Znajomość podstaw: fizyki ogólnej, fizyki jądrowej oraz fizyki kwantowej.

Limit liczby studentów:

Cel przedmiotu:

Swobodne poruszanie się w dziedzinie zderzeń ciężkich jonów oraz znajomość aktualnych kierunków badań. Opanowanie podstaw fizyki wysokich energii. Wykład zawiera program niezbędny do napisania pracy inżynierskiej i magisterskiej z dziedziny zderzeń ciężkich jonów (brak jednego podręcznika który obejmowałby cały program wykładu). Wiadomości podawane na wykładzie są niezbędne aby uczestniczyć w największych eksperymentach przy akceleratorach RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider), LHC (Large Hadron Collider), SPS (Super Proton Synchrotron) oraz żeby ze zrozumieniem uczestniczyć w jakiejkolwiek konferencji czy spotkaniu naukowym z tej dziedziny.

Treści kształcenia:

1. Po co nam wysokie energie? Używane skale i jednostki. Cząstki elementarne, klasyfikacja cząstek. 2. Oddziaływania (wymiana wirtualnego nośnika), prawa zachowania, diagramy Feynmana. Głęboko-nieelastyczne rozpraszanie e+N, n+N, produkcja jetów hadronowych, funkcje struktury. 3. Model Standardowy i unifikacja oddziaływań. Interdyscyplinarność relatywistycznych zderzeń ciężkich jonów. Zmienne kinematyczne (pl, pT, y, h, mT, xF). 4. Akceleratory, detektory i układy detektorów w fizyce zderzeń ciężkich jonów, akceptancja detektora. Identyfikacja cząstek. 5. Produkcja cząstek w zderzeniach nukleon+nukleon (N+N), przekroje, krotności. Modele produkcji cząstek (kaskadowe, strunowe). 6. Zderzenia jądro+jądro (A+A), model Glaubera, parametr zderzenia, centralność, spektatorzy i partycypanci, model zranionych nukleonów. Charakterystyki globalne (rozkłady ET, krotności) oraz kinematyczne (pT, y) produkcji cząstek w zderzeniach A+A. 7. Podstawy chromodynamiki kwantowej, stała sprzężenia oddziaływań silnych, asymptotyczna swoboda. Plazma kwarkowo-gluonowa. Diagram czasowo-przestrzenny ewolucji zderzenia ciężko-jonowego (tzw. Model Małego Wybuchu). Model worka. 8. Model Wielkiego Wybuchu. Diagram fazowy silnie oddziałującej materii. Rachunki na sieciach na warunki przejścia fazowego, gęstość energii w funkcji temperatury. Rząd przejścia fazowego i punkt krytyczny na diagramie fazowym. 9. Model hydrodynamiczny Bjorkena i gęstość energii. Model Hagedorna i temperatura wymrożenia termicznego. Temperatura wymrożenia chemicznego i barionowy potencjał chemiczny z modelu gazu hadronowego. 10. Podstawowe sygnatury plazmy kwarkowo-gluonowej: 1. Produkcja fotonów bezpośrednich 2. Produkcja par leptonów (dileptonów) o małych masach 3. Tłumienie powabu (ekranowanie Debye'a) 4. Wzmocnienie produkcji dziwności 5. Produkcja cząstek w Modelu Statystycznym Wczesnej Fazy (SMES). 11. Efekty kolektywne - przepływ (skierowany, eliptyczny). Femtoskopia hadronów i rozmiary źródeł. 12. Fluktuacje dynamiczne i korelacje (krotność cząstek, stosunki cząstek, ładunek, pęd poprzeczny). 13. Produkcja jetów w zderzeniach jądrowych: 1. Czynnik modyfikacji jądrowej. 2. Korelacje dwu-cząstkowe w kącie azymutalnym.

Metody oceny:

Egzamin pisemny w formie testu (poprawkowy w formie odpowiedzi ustnej na 3 wylosowane pytania); dodatkowe bonusy: a) ½ oceny w górę za 14-15 obecności, ¼ za 13 obecności b) pięć kartkówek w trakcie semestru, zaliczenie ich na 50% punktów to ½ oceny w górę.

Egzamin:

tak

Literatura:

Literatura podstawowa: 1. D. H. Perkins “Wstęp do fizyki Wysokich Energii” PWN 2004 2. E. Skrzypczak, Z. Szefliński “Wstęp do Fizyki Jądrowej i Cząstek Elementarnych” 3. J. Bartke “Introduction to Relativistic Heavy Ion Physics” World Scientific 2009 4. Krótkie, przeglądowe publikacje z dziedziny ciężkich jonów – stale uzupełniana lista dostępna jest na stronie przedmiotu (http://www.if.pw.edu.pl/~kperl/HIP/hip.html) Literatura popularno-naukowa: 1. F. Close “Kosmiczna Cebula” 2. http://particleadventure.org/

Witryna www przedmiotu:

http://www.if.pw.edu.pl/~kperl/HIP/hip.html

Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt FZCJ_W01

Ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę w zakresie fizyki zderzeń ciężkich relatywistycznych jonów.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_W03
Powiązane efekty obszarowe: X2A_W03, X2A_W04, X2A_W05, T2A_W03, T2A_W04, InzA_W02, InzA_W05

Efekt FZCJ_W02

Ma opanowane podstawy fizyki wysokich energii oraz cząstek elementarnych.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_W03
Powiązane efekty obszarowe: X2A_W03, X2A_W04, X2A_W05, T2A_W03, T2A_W04, InzA_W02, InzA_W05

Efekt FZCJ_W03

Ma wiedzę o tendencjach rozwojowych i najistotniejszych osiągnięciach z zakresu fizyki zderzeń ciężkich relatywistycznych jonów.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_W04
Powiązane efekty obszarowe: X2A_W06, T2A_W05, T2A_W07

Efekt FZCJ_W04

Ma wiedzę pozwalającą na efektywniejsze uczestniczenie w eksperymentach przy akceleratorach SPS, RHIC, LHC, etc. oraz na uczestniczenie w konferencjach i spotkaniach naukowych dotyczących fizyki zderzeń relatywistycznych jonów.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_W04
Powiązane efekty obszarowe: X2A_W06, T2A_W05, T2A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt FZCJ_U01

Potrafi pozyskiwać informacje z literatury; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_U01
Powiązane efekty obszarowe: X2A_U03, T2A_U01

Efekt FZCJ_U02

Potrafi określić kierunki dalszego uczenia się i zrealizować proces samokształcenia.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_U04
Powiązane efekty obszarowe: X2A_U07, T2A_U05

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt FZCJ_K01

Potrafi myśleć w sposób kreatywny; rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie; rozumie potrzebę systematycznego zapoznawania się z czasopismami naukowymi.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_K01, FT2_K02
Powiązane efekty obszarowe: X2A_K07, T2A_K06, X2A_K05, T2A_K01