ppt - Nikhef

21 oktober 2003
1
Inhoudsopgave
•
•
•
•
•
Waar is alles uit opgebouwd?
Hoe testen we deze theoriën?
Het LHCb experiment
Wat heb ik gedaan?
Wat zijn mijn conclusies?
21 oktober 2003
2
Bouwstenen van de natuur
• Alle materie bestaat uit moleculen en
atomen
•
In 1911 wordt ontdekt dat een atoom
bestaat uit een kern met elektronen.
•
In 1919/1932 wordt ontdekt dat de
atoom -kernen bestaan uit
proton/neutronen.
•
In 1969 ontdekt dat de protonen en
neutronen bestaan uit 3 quarks
De fundamentele bouwstenen van de
materie
•
21 oktober 2003
3
Deeltjes families
• Voor ieder deeltje bestaat ook een anti-deeltje.
– Anti-protonen en positronen (anti-electronen)
• Theorie en experiment voorspellen 3 families van deeltjes, ieder
bestaande uit 2 quarks en 2 leptonen.
Quarks
• Charm-quark ontdekt in 1974
– 1.5x proton massa
• Bottom-quark ontdekt in 1977
– 4x proton massa
Leptons
21 oktober 2003
e
m
t
ne
nm
nt
• Top-quark ontdekt in 1995
– 175x proton massa
– Even zwaar als goud atoom
4
Het LHCb experiment
• LHCb experiment bestudeert de eigenschappen van B-mesonen:
deeltjes die een b-quark bevatten
– Hoe verschillen de deeltjes van de anti-deeltjes???
– Bepalen van onbekende parameters in de theorie.
• Theoretische voorspellingen voor B-mesonen:
–
–
–
–
B-mesonen leven ongeveer 0,0000000000015 sec.
“Vliegen” ongeveer 1 cm ver.
Vervallen in 2 tot 6 stabiele deeltjes
Verval van B-meson verschilt van die van anti-B-meson!!
• Specificaties van de detector
– Nauwkeurige plaatsbepaling
– Nauwkeurige energie- en snelheidbepaling van de deeltjes
– Bepaling welke type deeltjes het zijn.
21 oktober 2003
5
De LHC versneller
•
•
•
Ring van 27 km omtrek
100 meter onder de grond
4 interactie punten waar protonen botsen
21 oktober 2003
6
Het LHCb detector
1m
10 m
20 m
Deeltjes dicht bij
interactiepunt
meten
21 oktober 2003
Meting geladen
deeltjes
neutrale deeltjes en
specifieke
eigenschappen meten
7
21 oktober 2003
8
21 oktober 2003
9
Spoor reconstructie
• Detector registreert meetpunten op bepaalde posities
21 oktober 2003
10
Spoor reconstructie
• Detector registreert meetpunten op bepaalde posities
spoor reconstructie
• Welke meetpunten
horen bij welk spoor?
• Welke weg volgt een
deeltje precies?
21 oktober 2003
11
Spoor reconstructie
• Detector registreert meetpunten op bepaalde posities
spoor reconstructie
• Welke meetpunten
horen bij welk spoor?
• Welke weg volgt een
deeltje precies?
21 oktober 2003
12
Meer meetlagen: voordelen
21 oktober 2003
13
Meer meetlagen: voordelen
21 oktober 2003
Gevolgen van meer meetlagen
• Hogere nauwkeurigheid
• Makkelijker te reconstueren
14
Meer meetlagen: nadelen
•Verstoring van de baan van het deeltje
•Minder precieze reconstructie
•Niet meer te reconstrueren
21 oktober 2003
15
Meer meetlagen: nadelen
•Verstoring van de baan van het deeltje
•Minder precieze reconstructie
•Niet meer te reconstrueren
•Interactie in materie
•Reconstructie onmogelijk
Evenwicht tussen reconstructie efficientie
en nauwkeurigheid
21 oktober 2003
16
Mijn onderzoek
LHCb classic
• Jarenlang het basis ontwerp
• Vele meetlagen voor hoge
precisie
• Robuust voor interacties met
veel deeltjes
• Hoge reconstructie efficientie
21 oktober 2003
• Minder meetlagen
• Lichtere materialen
• Meer reconstrueerbare events
• Grotere precisie
• Vergelijkbare reconstructie efficientie
17
Conclusies
• Het LHCb light idee is de beste oplossing
– Simpelere opstelling
– Hogere precisie
– Meer statistiek
• Onderzoeken naar andere aspecten van de detector
hebben dezelfde conclusies
• En verder……..
– Laatste hoofdstuk beschrijft hoe nauwkeurig enkele nog
onbekende parameters uit de theorie kunnen worden gemeten
met de geoptimaliseerde detector.
21 oktober 2003
18