Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 1 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Csörgő Tamás MTA KFKI RMKI Magyarok Amerikában - forró nyomon az ősanyag nyomában Bevezető Sajtóanyagok Motiváció Kisérletek Elméleti alapok Eredmények – Budapesti Kvarkanyag 2005 világkonferencia – PHENIX kollaborációs konferencia, Debrecen, 2005 – A tökéletes folyadék és a skála törvények

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 2 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Sajtóanyagok

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 3 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Sajtóanyagok

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 4 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Sajtóanyagok hivatkozás (2006. február 21) 249 hivatkozás (2006. november 14)

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 5 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Az Ősanyag nyomában... Alapkutatás: Elméleti igény: az erősen kölcsönható anyag halmazállapotainak vizsgálata a jelenleg elérhető legmagasabb hőmérsékleteken (gyorsító energiákon). Az erősen kölcsönható anyag halmazállapotai. A 2004-es fizikai Nobel-díj: az erős kölcsönhatás aszimptotikusan szabad -> a kvarkok és gluonok gáz halmazállapotú, igen forró kvark- gluon plazmát alkotnak - ez az elméleti várakozás. Kísérleti feltételek: szupravezető mágnesek, nehézionok szemből ütköztetése, pénzügyi elkötelezettség (1 milliárd USD főleg USA és Japán + egész világ vezető országai). Jelenlegi élvonal 2 nagy gyorsítónál: BNL(Amerika): 2000-től, Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) CERN(Európa): 2007-től, Large Hadron Collider (LHC)

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 6 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 A kvarkok és a gluonok a bezáró szin- terek “börtönéből” kiszabadulhatnak Kisérletek folynak a CERN SPS, a Brookhaveni Nemzeti Laboratórium Relativisztikus Nehézion Ütköztető (BNL RHIC, USA) gyorsitóknál 2000-től, tól pedig a CERNi LHC gyorsitónál (Genf, Európa) A Nagy Bumm és a Kis Bumm

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 7 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 E lab = 158 CERN SPS h+p, p+p, p+A, A+B ütközések 7 kisérleti együttműködés: NA44, NA45, NA49, NA50, NA52, NA57, WA98 KFKI-ELTEs részvétel az NA49 kisérletben: Vesztergombi Gy, Barna D, Csató P, Fodor Z, Gál J, Hegyi S, Jancsó G, Lévai P, Molnár J, Palla G, Siklér F, Szentpétery I, Szilkai J, Veres G, Varga D, Zimányi J. Gyorsitók és kisérletek: CERN Hasonlat: viking kor

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 8 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 A “gyűrűk ura” - a RHIC gyorsító USA, Long Island, Brookhaven: Brookhaven National Lab (BNL) Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) Manhattan, New York, NY RHIC

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 9 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 E cms = run2 pol. p +pol. p, d+A, Cu+Cu ütközések 4 kisérleti együttműködés: BRAHMS, PHENIX, PHOBOS, STAR Magyar részvétel a PHENIX kisérletben: KFKI RMKI: Csörgő T, Sziklai J, Ster A, Zimányi J + ELTE: Kiss Á, Csanád M, Nagy M, + Debrecen: Dávid G, Tarján P, Vértesi R, + Gyorsitók és kisérletek: Brookhaven, RHIC Hasonlat: Columbus kora

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 10 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 A 4 RHIC kisérlet PHENIX: 12 ország, 53 intézet, 420 fő (2001) 14 ország, 68 intézet, 550 fő (2006) STAR: 10 ország, 39 intézet, kb 310 fő (2001) PHOBOS: 3 ország, 8 intézet, 107 fő BRAHMS: 6 ország, 12 intézet, 52 fő Hasonlat: PHENIX ~ Santa Maria STAR ~ Pinta PHOBOS ~ Nina BRAHMS ~ távcső ;)

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 11 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Kísérletek Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) programja: polarizált p+p, d+Au, Cu+Cu, Au+Au ütközések, max 100 A GeV 4 Kollaboráció: PHENIX, STAR, BRAHMS, PHOBOS

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 12 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Forró nyomon: RHIC kísérletek Gyorsító adatok: körív:3.8 km cms energia: AGeV sebesség: % c felhasznál:protonok, deutérium, réz és arany atommagok nyalábok:2 szembe nyaláb, mindegyik 120 „csomag”-ban luminozitás:2 x cm -2 s -1 (Au+Au, 106 ns átfedésekkel) előállít:több ezer új részecskét ütközésenként hőmérséklet:2 trillió K (igen forró nyomon!) alapanyag:20 év alatt 1 gramm arany üzemel:2000-től LHC (CERN)2007-től körív:27 km (LEP átalakítva) energia:14 ATeV (korábban:fix target, SPS: E cms ~ 17 AGeV Pb+Pb)

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 13 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 A részecskék Standard Modellje Elektron: elemi részecske Proton, neutron, hadronok nem azok  kvarkok Három kölcsönhatás, közvetítő bozonok Erős, gyenge, elektromágneses töltés Erős töltés: szín  QCD: kvantum-szín-dinamika u up c charm t top d down s strange b bottom e electron  muon  tau e electron neutrino  muon neutrino  tau neutrino kvarkok leptonok fermionok g gluon  foton Z Z bozon W W bozon bozonok kölcsönh. erős elektro-mágneses gyenge

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 14 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Elméleti alapok Elméleti keret: Standard Model Stabil elemi részecskék: elektron, proton, (neutron) A protonnak és neutronnak (kvark) szerkezete van: A kvarkok további, instabil részecskéket alkothatnak (~2000 ismert közülük, élettartamuk: ~ sec) Barionok: 3 kvark kötött állapotok Mezonok: kvark-antikvark állapotok Egzotikum: Pentakvark ?

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 15 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Hőmérséklet > T c : Kvark Gluon Plazma. Új halmazállapot(ok?) Az erős kölcsönhatás aszimptotikusan nagy energiákon szabad (2004-es Nobel díj, D. J. Gross, H. J. Politzer, F. Wilczek) -> gáz? Az erős kölcsönhatás halmazállapotai Z. Fodor and S.D. Katz: T c = 164 ± 2 MeV ~ 2 terakelvin (hep-lat/ ) hadronok -> kvark-gluon plazma(?)

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 16 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 A PHENIX kísérlet PHENIX detektor: kb 3000 tonna súlyú; sokfajta mérésre ad lehetőséget (fotonok, elektronok, müonok, hadronok) ZDC nullafoki kaloriméter frontálisság meghatározás trigger ZDC: még emberléptékű detektor

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 17 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 PHENIX a Phys. Rev. Lett. címlapján Au+Au ütközésekben a részecskesugarak elnyelődnek Az első magyar szerző: Ster András diákként a PHENIX cikken

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 18 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Mitől csökken a részecskesugarak energiája? Kezdeti feltétel? gluonok összenyomódása Új anyag? elnyelés közegben Hogy tegyünk különbséget? Kapcsoljuk ki a közeget  d+Au ütközések (2003)

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 19 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Az elnyelődő “befutó” részecskesugár60-90% PHENIX Preliminary A “kifutó” részecskesugár nem nyelődik el A “befutó” sugár elnyelődik d+AuAu+Au kifutó átfutóbefutó Min Bias 0-10% PHENIX Preliminary A “horzsoló” Au+Au a d+Au -hoz hasonló A “telitalálat” Au+Au-ban új tulajdonság jelenik meg elnyelődik a “befutó” részecskesugár

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 20 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 A frontális Au+Au ütközésekben nyelődik el a legjobban a részecskesugár (PHENIX, PHOBOS) Au+Au és d+Au ellenpróba eredménye: Drámai különbség és ellentétes függés az ütközés frontálisságától A részecskesugarak elnyelődése a frontális Au +Au ütközésekben a legerősebb, a keletkező új anyag miatt lép fel. Au + Aud + Au ellenpróba Preliminary DataFinal Data

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 21 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Russia: MEPHI - Moscow LPP/LHE JINR - Dubna IHEP - Protvino U.S. Laboratories: Argonne Berkeley Brookhaven U.S. Universities: UC Berkeley UC Davis UC Los Angeles Carnegie Mellon Creighton University Indiana University Kent State University Michigan State University City College of New York Ohio State University Penn. State University Purdue University Rice University Texas A&M UT Austin U. of Washington Wayne State University Yale University Brazil: Universidade de Sao Paulo China: IHEP – Beijing IMP - Lanzou IPP – Wuhan USTC SINR – Shanghai Tsinghua University Great Britain: University of Birmingham France: IReS Strasbourg SUBATECH - Nantes Germany: MPI – Munich University of Frankfurt India: IOP - Bhubaneswar VECC - Calcutta Panjab University University of Rajasthan Jammu University IIT - Bombay VECC – Kolcata Poland: Warsaw University of Tech. A STAR kisérlet a RHICnél

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 22 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 STAR: Szögeloszlások és kifutó-befutó sugárpárok pedestal and flow subtracted “Kifutó” irány: p+p, d+Au, Au+Au hasonlóan viselkedik “Befutó” irány: Au+Au ütközésben elnyelődés, p+p és d+Au - nincs ez A befutó részecskesugarak elnyelődése a frontális Au+Au ütközésekben létrejövő új anyagon

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 23 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 4 RHIC kísérlet a Phys. Rev. Lett. címlapján d+Au ütközésekben a részecskesugarak elnyelődése eltűnik, tehát ÚJ ANYAG jött létre az Au+Au ütközésekben Már a teljes PHENIX-Magyarország együttműködés: 10 magyar a PHENIX szerzői listán

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 24 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Eredmények V 2 - elliptikus folyás dn/d  ~ v 2 (p T ) cos (2  )  x y z  Kollektiv mozgás (hidrodinamika) jele. Az adatok hidrodinamikai képben értelmezhetőek a 2000 MeV alatti p t tartományban. M. Csanád, T. Csörgő, A. Ster et al.

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 25 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Analógia Core Sun Halo Solar wind T 0,RHIC ~ 210 MeV T 0,SUN  ~ 16 million K T surface,RHIC ~ 100 MeV T surface,SUN  ~6000 K RHIC tűzgömb  Nap

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 26 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Buda-Lund hydro: - a HBT sugarak skálaviselkedése értelmezhető - hirtelen hadronizációt jelez - ezt a jelenséget több mint 50 modell képtelen volt leírni - nagy szelektivitás Elméleti eredmények

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 27 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Elliptikus folyás, PHENIX és PHOBOS M. Csanád, T. Csörgő, A. Ster et al. nucl-th/

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 28 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Univerzális v 2 skálázás jóslata 2003ban! PHENIX és PHOBOS adatok egybeesnek, és rajta vannak az elméletileg MEGJÓSOLT Univerzális skálagörbén amit a tökéletes folyadék kép alapján kaptunk.

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 29 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 A RHIC Au+Au ütközéseiben létrehozott új anyag: a jelenleg ismert legforróbb anyag folyadék! Eredmények Újabb eredményeink (2006 febr 21): Amerikából jöttünk - Amerikába megyünk: Együttműködési nyilatkozat a PHENIX/BNL-lel 2011-ig

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 30 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 PHENIX-esek az Ősanyag nyomában Budapesttől Shanghai-ig ( ) (1) Centrality dependence of direct photon production in √s = 200 GeV Au + Au collisions Phys.Rev.Lett.94:232301,2005 (2) Modifications to di-jet hadron pair correlations in Au+Au collisions at √s = 200 GeV Phys.Rev.Lett.97:052301,2006 (3) J/psi production and nuclear effects for d+Au and p+p collisions at √s NN = 200 GeV Phys.Rev.Lett.96:012304,2006 (4) Single electrons from heavy flavor decays in p+p collisions at √s = 200-GeV Phys.Rev.Lett.96:032001,2006 (5) Measurement of identified π 0 and inclusive photon v 2 and implication to the direct photon production in √s NN = 200-GeV Au+Au collisions. Phys.Rev.Lett.96:032302,2006 (6) Jet structure from di-hadron correlations in d+Au collisions at √s NN = 200-GeV Phys.Rev.C73:054903,2006. (7) Nuclear modification of electron spectra and implications for heavy quark energy loss in Au+Au collisions at √s NN = 200 GeV Phys.Rev.Lett.96:032301,2006 (8) Common suppression pattern of eta and π 0 mesons at high transverse momentum in Au+Au collisions at √S NN = 200 GeV Phys.Rev.Lett.96:202301,2006 (9)Nuclear effects on hadron production in d+Au and p+p collisions at √s NN = 200 GeV Phys.Rev.C74:024904,2006 (10) Azimuthal angle correlations for rapidity separated hadron pairs in d + Au Collisions at √sNN = 200-GeV Phys.Rev.Lett.96:222301,2006 (11) Jet properties from di-hadron correlations in p+p collisions at √s = 200 GeV Phys.Rev.D74:072002,2006

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 31 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Quark Matter 2006: a legújabb eredmények (1) Measurement of direct photon production in p + p collisions at √s = 200 GeV. hep-ex/ (2) Measurement of single muons at forward rapidity in p+p collisions at √s = 200-GeV and implications for charm production. hep-ex/ (3) High transverse momentum eta meson production in p+p, d+Au and Au+Au collisions at √s NN = 200 GeV nucl-ex/ (4) A detailed study of high-p T neutral pion suppression and azimuthal anisotropy in Au+Au collisions at √s NN = 200 GeV nucl-ex/ (5) Energy loss and flow of heavy quarks in Au+Au collisions at √s NN = 200 GeV nucl-ex/ (6) J/psi production in p+p collisions at √s = 200 GeV nucl-ex/ (7) System size and energy dependence of jet induced hadron pair correlation shapes in Cu-Cu and Au-Au collisions at √s NN = 200 GeV nucl-ex/ (8) J/psi production in Au+Au collisions at √s = 200 GeV nucl-ex/ (9) Pair production of protons and anti-protons in Au+Au Collisions at √sNN = 200 GeV nucl-ex/ A múlt heti termés... Nov. 9

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 32 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 Allegória és költészet a fizikában

Csörgő Tamás, MTA KFKI RMKI 33 “Amerikából jöttünk -” Fulbright, 2006/11/14 12 ország lobogója között a magyar!