GRIEG 

• Numer grantu:  GRIEG 2019/34/H/ST2/00585   
• Tytuł grantu:  “Badanie produkcji powabu w zderzeniach ciężkich jonów”,  
• Notka o osobach realizujących grant:  Projekt jest realizowane przez polsko-norweskie konsorcjum 11 instytucji badawczych z Polski (8 jednostek) i Norwegii (3 jednostki) uczestniczących w eksperymencie NA61/SHINE. Ze zgłoszonych w ostatniej edycji konkursu GRIEG 305 projektów, zakwalifikowanych do finansowania zostało 28 wniosków.  Projekt realizowany będzie w latach 2020-2023, z budżetem finansowanym ze środków Norweskiego Mechanizmu Finansowego oraz NCN w łącznej wysokości 6 212 680 zł, co stanowi 1 458 410 €.  Liderem projektu jest Uniwersytet Śląski, a jego kierownikiem dr hab. Seweryn Kowalski. Udział Uniwersytetu Wrocławskiego w projekcie wynosi 78 560 zł, a kierownikiem wrocławskiej grupy jest prof. dr hab. Ludwik Turko (Instytut Fizyki Teoretycznej).
• Linki: https://www.ncn.gov.pl/aktualnosci/2020-04-27-wyniki-konkursu-grieg oraz https://www.ncn.gov.pl/eeanorwaygrants/calls/grieg
• Abstrakt grantu:  Użyty w tytule powab oznacza jedną z cech hadronów – silnie oddziałujących cząstek elementarnych. Hadrony są z kolei zbudowane z partonów – kwarków i gluonów, będących swoistymi cząstkami subelementarnymi. Partony posiadają specyficzny dla siebie ładunek, zwany kolorem, umownie przybierający podstawowe wartości: czerwone, zielone i niebieskie. To właśnie kolor odpowiada za silne oddziaływania składające partony w nukleony – protony i neutrony – a te z kolei – w jądra atomowe. Teorią silnych oddziaływań jest Chromodynamika Kwantowa (QCD). Hadrony są zbudowane z partonów tak, że same są bezkolorowe. Kolory partonów nie są więc dziedziczone przez hadrony. Inaczej jest z innymi ładunkami partonów – ładunkiem elektrycznym, izospinem i smakiem. Ładunki smaków to dziwność posiadana przez kwark s, powab posiadany przez kwark c, prawda przenoszona przez kwark t i piękno przenoszone przez kwark b. Kwarki s, c, t, b, uporządkowane tu według swych rosnących mas, są w tej hierarchii poprzedzane przez najlżejsze kwarki u i d mające jednakowe masy, ale różniące się trzecią składową izospinu 1/2. Gluony są bezmasowe i występują w ośmiu stanach wielokolorowych. Każdy kwark q ma swego antykwarka q¯ o tej samej masie, ale z przeciwnymi ładunkami. Wszystkie hadrony mogą być rozmieszczone w strukturach zbudowanych z par kwark-antykwark qq¯ (mezony) lub trzech kwarków qqq (bariony) – z kwarkami sklejanymi przez gluony. Prawie wszystkie hadrony Wszechświata to kwarki u i d. Cięższe smaki s, c, t, b pojawiają się w szczególnych warunkach, gdy „zwykłe” hadrony zderzają się ze sobą nader energicznie. Energia wzbudzenia objawia się (E = mc2) produkcją nowych cząstek, a jej zwiększanie generuje hadrony wyższych smaków, zbudowanych z kwarków cięższych od najlżejszych u i d. Podobnie było, gdy Wielki Wybuch inicjował Wszechświat, podobnie jest we wnętrzu gwiazd i wtedy, gdy strumień cząstek z akceleratora zderza się z tarczą (eksperyment z nieruchomą tarczą) lub też zderza się inną, przeciwnie skierowaną wiązką cząstek (eksperyment zderzeniowy). Takie eksperymenty są okazją odtworzenia zjawisk i sił działających na najbardziej podstawowym, partonowym poziomie, odtworzenia warunków z wnętrz gwiazd, nie wyłączając nawet niektórych ze zdarzeń z Wielkiego Wybuchu. Wyjątkowo ciekawe są sytuacje, gdy zderzającymi się obiektami będą nie pojedyncze cząstki, ale jądra. Zgodnie z teoretycznymi przewidywaniami opartymi na QCD, przy takich zderzeniach może pojawić się nowa postać materii, rodzaj gorącej i gęstej “zupy” partonowej, zwanej Plazmą Kwarkowo-Gluonową (QGP). „Gorąca” oznacza tu temperaturę rzędu 1012 ◦K, a „gęsta” znaczy 3-15 razy więcej niż gęstość jądra atomowego. Głównym przy tym problemem, niezależnie od skomplikowania technicznego takiego eksperymentu, jest znalezienie oznak pojawienia się stanu QGP. Plazma ta, składająca się z „uwolnionych” kwarków i gluonów schładza się w czasie 10−14 s, partony przechodzą w stan hadronowego „uwięzienia”, a powstałe przy tym hadrony trafiają do detektorów. W takim gąszczu danych doświadczalnych trzeba teraz odnaleźć ewentualne sygnały świadczące o obecności QGP. Eksperyment NA61/SHINE, prowadzony na supersynchrotronie CERN SPS, jest ciężko-jonowym eksperymentem typu stałej tarczy. Jądra, od Be+Be po Pb+Pb zderzają się tam przy różnych energiach w konfiguracjach wiązka-tarcza. Głównym celem projektu składanego przez Polsko-Norweskie Konsorcjum uczestniczące w eksperymencie jest rozbudowa podstawowej części detektora – Komór Czasu Przelotu (TPC). Rozbudowa ta umożliwi rejestrację powabnych mezonów D o składzie kwarkowym typu kwark powabny/niepowabny. Od dawna istnieje dobrze uzasadniona teoretycznie hipoteza, że oznaką pojawienia się QGP byłoby tłumienie produkcji niepowabnych mezonów J/Ψ, o strukturze cc¯, w porównaniu z produkcją w tymże środowisku powabnych mezonów D. Wciąż bowiem brak jednoznacznych dowodów na powstawanie plamy QGP spełniającej teoretyczne oczekiwania, mimo mnogości danych doświadczalnych z ciężko-jonowych zderzeniowych doświadczeń na akceleratorach RHIC i LHC. „Powabny” program badawczy NA61/SHINE, będący naturalnym rozwinięciem badań dotyczących przejścia do stanu QGP, wymaga zdziesięciokrotnienia wydajności detektorów. Wiąże się z pytaniami związanymi z używaniem obecnych statystycznych i dynamicznych modeli w rozszerzonym zakresie mas kwarkowych. Bezpośrednim celem badawczym jest otrzymanie unikalnych wyników doświadczalnych o liczebności powstających par cc¯, mierzonych w pełnej przestrzeni fazowej. Ponadto, zostaną otrzymane unikalne wyniki dotyczące wpływu energii zderzeń oraz wielkości systemów na procesy zderzeniowe ciężkich jonów. Powinno to pomóc odpowiedzieć na wciąż aktualne istotne pytania:
  • Jaki jest mechanizm produkcji „otwartego” powabu?
  • Jak uwalnianie się partonów wpływa na pojawienie się stanów otwartego powabu?
  • Jak tworzenie się QGP wpływa na pojawienie się mezonów J/Ψ?