Document

De Large Hadron Collider
Ivo van Vulpen
(Nikhef ATLAS)
Deeltjesfysica
10-15 m
atoom
Relativiteitstheorie
Quantummechanica
kern
Zwakke kernkracht
Sterke kernkracht
?
De elementaire deeltjes
up
down
up
up
Proton
down
elektron
up
down
down
Neutron
(anti-)deeltjes
Quarks
krachten
1) Electromagnetisme
2) Zwakke kernkracht
Leptons
3) Sterke kernkracht
Het standaard model beschrijft alle metingen tot 10-19 m
[email protected]
Paar ‘kleine’ dingetjes:
- 96% van de materie in het heelal is onbekend
 donkere materie
- Waar is alle anti-materie gebleven ?
- Higgs boson
- waarom past gravitatie niet in SM, extra dimensies, waarom 3 families, fermionen fundamentele
deeltjes, supersymmetrie, protonen stabiel, quantisatie electrische lading, exploderende
quantumcorrecties, kleine neutrino massa’s, string theorie, …
 Standard Model is ‘effectief’ deel van
een meer fundamentele theorie
Extra dimensies ?
 Model verliest voorspellende waarde
rond 1-10 TeV
Nieuwe fenomenen bij ~ 10-19 m
2009
Supersymmetrie ?
String theorie ?
Edward Witten’s
laatste inzicht.
De grootste microscoop op aarde
de Large Hadron Collider (LHC)
op CERN bij Genève
De vier experimenten
LHCb
ATLAS
CMS
Alice
De LHC machine
Hoge energie: 14 TeV
7 x Tevatron
Energie begrensd door sterkte van de 1232
dipool magneten, met B= 8.4 T bij 1.9 K
 Mogelijke productie zware deeltjes (tot 4 TeV)
Hoge intensiteit: 1033/34 cm-2s-1 (40 M bots/sec)
20 goud atomen
100 x LEP &
Tevatron
 Zoeken naar zeldzame gebeurtenissen
•10/52
Voorbeeld: top quark paar-productie
quark
quark
Simulatie top quark productie
quark
proton
elektron
proton
neutrino
quark
Massa top is 172 GeV (uranium kern)
ATLAS detector
45 m lang, 25 m hoog, 7000 ton
Nederlandse bijdrage:
- Endcap toroide
- SCT
- Muon kamers & alignment
- Trigger & data acquisitie
De Atlas pixel detector
Nikhef technici
80 miljoen kanalen: binnenste schil ATLAS detector
De Atlas SCT detector
Nikhef technici
Foto in de cleanroom op het Nikhef, 6 miljoen kanalen
Hoe ontdek je nou nieuwe dingen
Nieuwe afstandschaal EN nieuwe detector
Nieuw ?
Normaal
muon
muon
muon
muon
Ja …Higgs
waarschijnlijk
deeltje ? wel
LHC start-up programma
Integrated
luminosity
3
1 fb–1
Look for new physics
in ATLAS at 14 TeV
Higgs/SUSY
100 pb–1
2
Understand SM+ATLAS
in complex topologies
1 Understand SM+ATLAS
10
0
pb–1
Understand ATLAS
Testbeam/cosmics
Top quark pairs
in simple topologies
W/Z
Andreas Hoecker
LHC startup
Time
Hoe doet Nikhef het ?
37 landen, 169 instituten, 2800 auteurs
(800 promovendi)
Nijmegen, UvA, FOM
 NWO beurzen: 2x VICI
2x VIDI
1x VENI
 ATLAS management:
- Physics coordination: 3 leden
Leiders van de 6 fysica en 6
reconst. groepen (2 convenors)
- Computing en upgrade coordinator
 Een van de 10 Tier-1 centrums in Amsterdam
 Sterke groep promovendi
(Grid-) computing
ATLAS: 40 miljoen botsingen/sec
 200 Hz op tape
‘gewoon’ 3000 PC’s
[1] Data-storage:
- ATLAS produceert 50 Pb per jaar
-10 Tier-1 sites, met Nikhef/SARA
[2] Computing power (NL)
- Extra Nikhef computer cluster
- Nikhef ATLAS collega: Monte-Carlo
simulatie van 125,000 CPU uur
CERN grid
Omgaan met teleurstellingen
Detectoren hebben wel fenomenaal
gepresteerd
Physics readiness report
1800 pagina’s
Iniatief twee Nikhef AIO’s:
- focus op atmosferische muonen
- participatie in MCnet (Lund)
Atmosferische muonen in ATLAS
~25 Hz atmosferische muonen in ATLAS detector
500 miljoen events, 1.2 Pb ruwe data
Projectie oorsprong op grondvlak
Access shaft
Kosmische muonen in ATLAS ... handig!
Alignment SCT barrel
Bouwen op werk collega’s
Na alignment
Maaike Limper (UvA)
“Track and vertex reconstruction
in the ATLAS inner detector”
Jochem Snuverink (UT)
Voor alignment
“The ATLAS muon spectrometer:
commissioning and tracking”
x residual [mm]
bereikt: 30 μm (perfect = 24 μm)
 Beide promoties deze week
LHC roadmap: voorzichtige stappen
shutdown
fysica
2010
2009
j
f mam j
j
a s o n d j
f mam j
j
2011
a s o nd j
S. Myers, okt-2009
wereldkampioen !
Schema LHC:
-
Stap
Stap
Stap
Stap
1:
2:
3:
4:
week 47  450x450 GeV
1.0x1.0 TeV (1 week)
3.5x3.5 TeV (3 maanden)
5.0x5.0 TeV (5 maanden)
http://lhc-commissioning.web.cern.ch/lhc-commissioning/
f mam j
j
a s o n d
Aantal events
Hopen op nieuwe fenomenen
Z’
Nieuw: Z’  μ+μ-
 μ+μ-
ijkboson symmetriegroep
G(n) μ+μ-
Standaard Model
Graviton KK excitatie
? μ+μInvariante massa μ+μ- (GeV)
We zijn er klaar voor
Deeltjesversneller
Theorie
Detectoren
start november 2009
Meer dan genoeg vragen
… meer dan genoeg ideeën/oplossingen