PowerPoint-presentatie

Beyond the top:
A new era in particle physics
Stan Bentvelsen
NWO, 20 oktober 2006
1/20
Experimentele deeltjes fysica
Elementaire deeltjes en hun wisselwerkingen
Speurtocht naar de bouwstenen van materie

Onderzoek met deeltjes versnellers:



Quantum mechanica pur sang
Creatie nieuwe deeltjes
Culminatie in
‘Standaard Model’


Top-quark
grootste massa
Ontdekt in 1995
NWO 20 okt - P2/12
Dit VICI programma
Doel:
Het ontdekken van nieuwe elementaire deeltjes

Exotischer dan het Higgs deeltje
Het top-quark als laboratorium bij LHC:
(“erop en erover”)
Herontdekking van het top-quark

Essentieel voor begrip meetinstrument in detail
Zoeken naar nieuwe (exotische) vormen van materie


Nieuwe deeltjes die uiteenvallen in top-quarks
Nieuwe deeltjes (experimenteel) ononderscheidbaar van
top-quarks
Benodigdheden:
Een team van PHDs en postdocs, en een technische
ondersteuning
NWO 20 okt - P3/12
Eerste motivatie: kosmologie
“dark stuff”
96%
‘Standaard Model’ deeltjes:
quarks en leptonen
Botsing van sterrenstelsels
(Chandra X-ray observatory)
Enorme hoeveelheid ‘exotische materie’ in heelal
Laat deze materie zich kennen in de LHC?
NWO 20 okt - P4/12
Tweede motivatie: deeltjesfysica
Vragen over het Standaard Model:
Zwaartekracht?
Quantum effecten resulteren in ‘fine-tuning’
→ Standaard Model niet het einde van deeltjesfysica!
Theoretische oplossingen:
Onderliggende nieuwe spectaculaire modellen
Voorspellingen exotische elementaire deeltjes
De ultieme droom verwezenlijkt:
Vinden van nieuwe elementaire deeltjes
→ Deeltjes fysica geeft antwoord
“wat is donkere materie?”
NWO 20 okt - P5/12
Deeltjesfysica: volgende stap
Large Hadron Collider
Protonen botsen met
ongekende energie
Met ongekende intensiteit
ATLAS detector
Meetinstrument voor
detectie van botsing
producten
Eerste botsingen
volgend jaar (2007)
~10 jaar exploitatie
na 10 jaar constructie
grootste deeltjesfysica laboratorium ter wereld,
“where the web was born”
NWO 20 okt - P6/12
Analyse botsingen
LHC produceert
40 miljoen botsingen/sec
200 goede botsingen/sec
geselecteerd door online trigger
Top-quark
massa
Proces
Data analyse
bv bepaling top-massa
#botsingen
sec-1
jaar-1
bb
10 6
1012
W  eν
15
108
Z  e  e - /μ  μ  1.5
108
Top quarks
1
108
Higgs
0.02
105
(130 GeV)
Supersymme trie 0.001
10 4
Enorm potentieel nieuwe fysica
Gemiddeld 1 botsing met
top-quarks/sec
NWO
20 okt - P7/12
Data analyse: GRID computing
Enorme behoefte rekenkracht
Data analyse:
Elke botsing 1 MB data
5 km hoge stapel DVD’s
per jaar
Canada – Triumf (Vancouver)
Spain – PIC (Barcelona)
France – IN2P3 (Lyon)
Taiwan – Academia SInica (Taipei)
Germany – Forschunszentrum Karlsruhe UK – CLRC (Oxford)
Italy – CNAF (Bologna)
US – FermiLab (Illinois)
Netherlands – NIKHEF/SARA (Amsterdam)
– Brookhaven (NY)
Nordic countries – distributed Tier-1
Simulaties:
1 botsing met top-quarks
30 minuten op PC
Organisatie ATLAS:
Data gedistribueerd naar 10 centra

Dit VICI voorstel
Gespecialiseerde simulaties
en data-mining
Mankracht noodzakelijk!


NIKHEF/SARA grootste
Opslag van data
Reconstructie van gegevens
Amsterdam als centre-of-excellence
(via NWO BIG-GRID)
Bevoordeelde positie research team
NWO 20 okt - P8/12
Mijn participatie in Atlas
Leidinggevende van
Nederlands Atlas programma

Looptijd 1997-2015
Mechanische constructies
onderdelen detector
Het vinden van het Higgs deeltje!
Leidinggevende van
top-quark groep in Atlas

Sturen onderzoek ~20 instituten
Lid van Atlas management
Positioneren nieuw onderzoek in collaboratie
Benutten van mijn expertise in data analyse
Eerdere studies inmiddels ‘standaard’
NWO 20 okt - P9/12
Visie: “over the top”
Vanuit mijn specialisatie in top-quark fysica
Speciale rol top-quark in vrijwel alle speculatieve modellen
“Find the tops, and the road to discovery can start…!”
(onzichtbaar)
dark
matter
proton
top
proton
proton
stop
proton
stop
top
dark
matter
(onzichtbaar)
(onzichtbaar)
e,m
(onzichtbaar)
e,m
Enorme uitdaging deze ideeën met NL groep te realiseren:
NWOwij
20 okt
Als er nieuwe fysica in en rond top-quarks bij LHC zit, zullen
die- P10/12
vinden
Dit VICI programma
Postdoc-1
Omvattend programma


2007



Gebalanceerde groep, opereert
op forefront van deeltjesfysica
Klaar voor ontdekkingen
‘Headlines’ in media

2011

Door Nederlands initiatief
(3 years)
Fenomenologie voorbij
Standaard Model,
ontdekkingen
PhD-3

(4 years)
Top-quark eigenschappen
Postdoc-2

(4 years)
Top-quark productie
PhD-2

Voorbereid op verassingen
Top-quark selectie, energie
bepalingen
PhD-1
-
Start met eerste botsingen
Relevante ‘eerste’ metingen
Bepaling van werking detector
met data

(3 years)
(4 years)
Data interpretatie,
ontdekkingen
Technical support

(5 years)
Ondersteuning computing
NWO 20 okt - P11/12
Elementaire deeltjes
?
Kosmologie
Menselijke maat
Beyond the top:
A new era in particle physics
12/20
Backup
NWO 20 okt - P13/12
NWO 20 okt - P14/12
Top quark variabelen
Top-quarks bij ‘startup’ LHC
Meting W-boson massa voor calibratie energie
Isolatie top-quark signaal
NWO 20 okt - P15/12
Supersymmetry
Fase ruimte in mSUGRA
Groene gebied consistent met kosmologie
NWO 20 okt - P16/12
Bepaling van jets
NWO 20 okt - P17/12
Effecten van supersymmetrie
Productie van stop
NWO 20 okt - P18/12