questionsExamRNP-2013-2014
.pdfВопросы 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 ]
Значение пробега заряженного пиона с импульсом порядка 100 MeV/c. Каков его пробег в свинце, если выразить его в г/см2 и в см?
*) Каков принцип работы электромагнитных калориметров, приведите несколько примеров с разным типом детектирующего вещества.
*) Что такое критическая энергия?
*) Как развивается электромагнитный ливень?
*) Возможно ли добиться пропорциональности сигнала и энергии частицы и почему; важны ли при этом длина и ширина калориметра и в каких пределах?
*) Что такое радиационная длина? Как её определяют для гамма-квантов? *) Что такое радиус Мольера?
*) Прокомментируйте формулу: |
σ( E) |
= |
a |
+ b + |
c |
||
|
|
|
|
||||
E |
√ E |
E |
|||||
|
|
|
*) Возможно ли разделить сигнал от позитрона, π+, протона в Э-М калориметре?
*) Расскажите о процедурах энергетической и пространственной калибровки Э-М калор.
Ntot ~ |
E0 |
|
Ltot ~ |
E0 |
X0 |
||||||||
Ec |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Ec |
|||||||
σ( E) |
~ σ (Ntot ) |
~ |
1 |
|
~ |
1 |
|
||||||
E |
|
N tot |
|
√ |
Ntot |
|
|
√ |
E0 |
|
*) 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
о фазе восстановленной |
киральной симметрии. Фазовый |
|
переход и |
критическая точка. Доступ экспериментов |
|
с различными энергиями |
и массами ядер к разным участкам |
|
фазовой диаграммы. Как |
это соотносится с положением на |
|
диаграмме |
(теория), какие экспериментальные подходы |
|
могут быть использованыPublicдля поиска фазовых переходов? |
||
Некоторые |
иллюстрации, |
графики или формулы, которые |
|
|
.prohibitedreproduction |
нужно уметь прокомментировать: