Commissioning of detectors for FAIR experiments


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/01/2015
End date: 31/12/2018
Funding: 4634000 SEK


Description

Atomen, sitt namn till trots, inte är odelbar. Vi vet att den består av elektroner och en atomkärna, där den senare har beståndsdelar neutroner och protoner (nukleoner) som byggstenar. Detta utgör den övervägande delen av den synliga massan i Universum. Nukleonerna har i sin tur en inre struktur av kvarkar och gluoner. Den starka kraften, en av de fyra fundamentala typerna av växelverkan, dominerar den subatomära världen genom att både binda kvarkar till de observerade partiklarna, hadroner, och protoner och neutroner till atomkärnor. Den starka växelverkan har därför effekter i subatomära system med mycket stor spännvidd med avseende på massa, storlek och bindningsenergier. Det kan tyckas som om vi har god kunskap om atomkärnan och dess byggstenar, men i verkligheten är det en verklig utmaning att försöka förstå dessa system på alla nivåer. Denna är också av högsta relevans utanför kärnfysiken, exempelvis inom astrofysik och partikelfysik. Experimentell forskning inom subatomär fysik möjliggörs av partikelacceleratorer och avancerade detektorsystem. Den vetenskapliga potentialen av denna typ av forskning har motiverat Tysklands regering att godkänna en helt ny forskningsanläggning, FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) som nu är under konstruktion vid det existerande laboratoriet GSI i Darmstadt. FAIR kommer att bli en världsunik anläggning inom kärn-, hadron- och atomfysik. I princip alla svenska forskargrupper som är verksamma inom kärn- och hadronfysik samt flera grupper inom atomfysik har ett starkt intresse av att genomföra experiment vid FAIR. Svenska grupper och individer har redan nu en stark, och i flera fall ledande, ställning inom de planerade projekten. Denna ansökan är samordnad av det Svenska FAIR-konsortiet och syftar till att iordningställa avancerade detektorsystem som ska inkluderas i experimenten NUSTAR och PANDA vid FAIR. Inom NUSTAR-kollaborationen planeras undersökningar av exotiska atomkärnor, med extrema förhållanden mellan antalet neutroner och protoner, vars struktur ofta avviker från stabila kärnor. För de lättaste kärnorna, bryggan mellan hadroner och kärnor, kommer FAIR att kunna ge detaljerad information om de mest extrema bundna och obundna nukleära systemen. Tyngre kärnor bortom de stabila isotoperna kan uppvisa avvikelser från skalmodellen, den vedertagna teorin för kärnstruktur, och nya nukleonkorrelationer. Studier av exotiska atomkärnor har direkt koppling till skapandet av atomkärnorna i Universum, då de relevanta processerna i t.ex. stjärnor och supernovor till stor del involverar dessa. I PANDA-experimentet kommer hadroner att studeras med hjälp av reaktioner från en antiprotonstråle i lagringsringen HESR och en mycket avancerad och universell detektor. Här kommer precisionsmätningar göras av hadroners egenskaper för att lära sig om hur fundamentala partiklar, kvarkar och gluoner, dynamiskt växelverkar med varandra och därigenom testa kvantkromodynamiken (QCD), den teori som anses beskriva den starka växelverkan korrekt. Man kommer också att söka efter nya former av materia som t.ex. ?glueballs?, massiva partiklar uteslutande bestående av masslösa gluoner. PANDA kommer att kunna undersöka dessa och andra teman med en oöverträffad noggrannhet och statistik, med utmärkt potential för ytterligare, oväntade upptäckter.


External Partners


Last updated on 2017-22-03 at 07:13