questionsExamRNP-2013-2014

Вопросы для самоподготовки к экзамену по второй части курса лекций «Экспериментальная ядерная физика» (10 семестр)

для кафедры

Фу н д а м е н т а л ь н ы е в з а и м о д е й с т в и я

ик о с м о л о г и я

Восстановление импульса и массы заряженных частиц. Особенности детекторов. Методики восстановления импульса: метод опорных траекторий, метод поворотной плоскости, метод аппроксимации сплайном, методы Рунге-Кутты. Сравнение этих методов.

Электромагнитные и адронные калориметры. Развитие э-м. и адронного ливня. Радиационная и ядерная длина, что они характеризуют? Характерные энергетические разрешения. Распространенные конструкции калориметров.

Упругое рассеяние электронов на ядрах и нуклонах, формфакторы. Опыты Хофштадтера. Современные подходы в изучении формфакторов нуклонов.

Глубоконеупругое рассеяние электронов на ядрах, квазиупругое рассеяние на отдельных нуклонах. Глубоконеупругое рассеяние электронов на нуклонах: структурные функции и их параметры. Масштабная инвариантность лептон-нуклонного рассеяния при высоких энергиях и партоны.

Современные представления о фазовой диаграмме и фазовых переходах в ядерной материи при сжатии и нагреве в процессе ядерно-ядерных столкновений релятивистских энергий. Понятие об уравнении состояния адронной материи. Соответствующие экспериментальные подходы в изучении ядерной материи.

Нормальное и аномальное подавление рождения чармония в эксперименте NA50. Дебаевское экранирование. Особенности экспериментальной установки NA50.

Физическая мотивация программы исследований свойств плотной ядерной материи посредством изучения дилептонных каналов распадов векторных мезонов ρ, ω, φ, J/Ψ, Ψ'. Особенности экспериментального подхода на примере HADES и ALICE: требования к детекторам, идентификация частиц, триггер, комбинаторный фон и его учет.

Эксперименты по поиску фазового перехода в состояние деконфайнмента. Предсказания модели SMES (излом, горн, ступенька) и интерпретация результатов с AGS, NA49 и STAR. Пособытийные флуктуации вторичных частиц как способ обнаружения критической точки на фазовой диаграмме. Особенности экспериментального подхода (на примере NA61, CBM, NICA).

Измерение коллективных потоков в столкновениях тяжелых ионов. Плоскость реакции и плоскость события, методика коррекции амплитуд извлекаемых потоков. Потоки заряженных пионов и каонов. Особенности экспериментальных установок KaoS, HADES, FOPI.

●Взаимодействие фотонов с ядрами, сечение фотон-ядерных реакций. Гигантский дипольный резонанс. Электромагнитные возбуждения и фрагментация ультрарелятивистских ядер, проявление этих эффектов на эксперименте ALICE.

Примерные темы вопросов на экзамене приведены ниже, вместе с литературой по каждой теме. Только для внутреннего пользования – подготовки к экзамену по второй части курса “экспериментальная ядерная физика” читаемого при ИЯИ. Возможны опечатки и ошибки. За найденные ошибки оценка на экзамене повышается. Копирование и распространение данной подборки и любой её части запрещено, так как данная подборка содержит большое количество материала без ссылок на первоисточники.

Реконструкция треков и определение импульса в магнитных спектрометрах

Методы анализа данных в физическом эксперименте (под.ред.Реглера) изд. МИР 1993

H.Wind, Momentum analysis by using a quintic spline model for the track, NIM115(1974)431-434

J.Myrheim, L.Bugge Tracking and track fitting NIM179 (1981) 365-381

M. Sanchez, Ph.D. Univ Santiago de Compostela 2004 (exp. HADES) (http://hades.gsi.de/?q=node/126)

A. Rustamov, Ph.D. TU-Darmstadt 2003 (exp. HADES) (http://hades.gsi.de/?q=node/126)

А. Sadovsky, Ph.D. TU-Dresden 2007 (exp. HADES) (http://hades.gsi.de/?q=node/126)

А.Ж. Кетикян, Диссертация к.ф.-м.н. Дубна 1995. (эксп. ИСТРА-М)

*) Основные этапы реконструкции и анализа треков *) Какие имеются проблемы при реконструкции кластеров, треков (приведите примеры)

*) Какие параметры необходимы для описания трека? *) На чем основан метод опорных траекторий?

*) В чем суть метода поворотной плоскости?

Что характеризуют параметры A, B, C?

*) В чем смысл аппроксимации трека сплайном, что им аппроксимируют?

*) Сплайн какого порядка (в пространстве координат, в пространстве импульсов) имеет смысл применять?(в пространстве координат, в пространстве импульсов)

*) В чем преимущества и недостатки метода аппроксимации трека сплайном?

*) В чем состоит методика восстановления импульса трека с использованием метода РунгеКутты?

*) В чем преимущество этой методики?

Кол-во координат здесь на примере эксп. HADES

До и после отбора по какому критерию?

Кинематический фит: зачем и когда применяется?

Какие дополнительные условия можно привлечь для уточнения (чего)?

Электромагнитные и адронные калориметры в физике частиц

Encyclopedia of Applied High Energy Physics (под.ред. R. Stock) WILEY-VCH 2009 (#Calorimeters in particle physics C.W. Fabian)

«Introduction to experimental particle physics», R.C. Fernow, Cambridge University Press 1990 (#Sampling calorimeters)

Б.С. Ишханов, Э.И.Кебин Частицы и ядра

#Взаимодействие частиц с веществом: nuclphys.sinp.msu.ru/spargalka/a11.htm nuclphys.sinp.msu.ru/partmat/pm03.htm

*) Для каких целей применяются калориметры (в релятивистской ядерной физике и в ФЭЧ)?

*) Показать, что при временном разрешении ~100пс с помощью методики основанной на измерении времени пролета (для случая расположения между двумя временипролетными детекторами в 1 метр) надежное измерение скорости частицы возможно до β ≤ 0.98...0.97

*) Что такое пробег (range) частицы в веществе, в чем его измеряют?

*) Что такое пик Брегга?

Как его можно применить при лечении онкологии? *) Что это за формула?

[−dxdE ]inc=С(Zβinc )2 ne [ln (2me γI2 β2 c2 )−β2+correctionterm ]

*) Взаимодействие адронов с веществом, на что «тратится» энергия адрона? *) На каких принципах основаны адронные калориметры (HCAL)?

*) Как устроен адронный ливень?

*) Что такое ядерная длина, чем она интересна при проектировании HCAL? *) Какие калориметры (ECAL или HCAL) обычно длиннее и почему?

*) Опишите конструкцию адронного калориметра. *) Что такое компенсированный адронный

калориметр, почему этот тип HCAL востребован?

*) За счет чего достигается компенсация, какие материалы? *) Характерные энергетические разрешения для HCAL

*) Типичные энергетические разрешения для ECAL и для HCAL (у каких лучше)?

*) Применение HCAL для измерения числа нуклонов-участников А-А столкновения.

Литература рекомендуемая для подготовки к остальным лекциям, не вошедшая в методичку прошлых лет, но, по видимому, более удобная для самоподготовки:

CBM physics book (к вопросам по вводной лекции о релятивистской ядерной физике) http://controls.gsi.de/documents/DOC-2009-Sep-120-2.pdf

«Di-electron spectroscopy in HADES and CBM: from p + p and n + p collisions at GSI to Au + Au collisions at FAIR»,T.Galatyuk, Ph.D. thesis 2009: https://www.gsi.de/documents/DOC-2009-Oct-252-1.pdf

Measurement of low-mass e+e- p pair production in 2 AGeV C-C collisions with HADES M. Sudol Ph.D. Thesis 2007:

http://www.gsi.de/documents/DOC-2008-Nov-224-1.pdf

On Transverse Momentum Event-by-Event Fluctuations in Nuclear Collisions at CERN SPS K.Grebeshkov, Ph.D. Dissertation, 2005. https://edms.cern.ch/file/818514/1/praca_KG_corrected.pdf

обзорной лекции)

Релятивистская ядернаяPublic физика (вопросы по

Литература:

http://www.gsi.de/documents/DOC-2009-Sep-120-2.pdf Мотивация проведения нуклон-ядерных и ядерно-ядерных столкновений.

Несводимость результатов столкновений ядер (AA) к результатам pA и pp. Файербол.reproduction Какие процессы протекают

в ядрах при столкновении атомных ядер? Какие плотности достигаются? Несжимаемость ядерной материи. Понятие об уравнении состояния ядерной материи (EOS). В чем проявляется жесткое или мягкое EOS, как проверяется экспериментально? Массы каонов и векторных мезонов в среде. Гипотеза Броуна-Ро скейлинга (Brown-Rho). Понятие о киральном кварковом конденсате и его зависимости от наблюдаемых. Отношение к космологии.

Атомное ядро. Составляющие атомного ядра. Каким образом сильное взаимодействие проявляется в ядре.

Размеры ядер. Формула Ферми. Зарядовая и массовая плотность. Приближенная формула для радиуса ядер и её диапазон применимости.

Энергия связи ядра, удельная энергия связи ядра. В чем проявляется насыщение ядерных сил в ядре? Стабильные и нестабильные ядра.

участников в A-A столкновениях в модели взаимопроникающих идеализированных сфер?

Чем интересны p-A столкновения (по сравнению с pp)? Чем интересны A-A столкновения?prohibited В чем усложнения экспериментальной техники? Как расчитать число нуклонов

Термодинамическая модель. Какие предположения и на чем основана? Применимость. Гидродинамическая модель Ландау.

Транспортные модели (UrQMD, IQMD и др.). На чем основаны?

Фазовая диаграмма ядерной материи. Барионный химический потенциал и его связь с плотностью материи.

.

Кинетическое и химическое вымораживание. Представление

нужно уметь прокомментировать: