PowerPoint-presentatie

wereldwijd
Fundamenteel onderzoek:
Nieuwe deeltjes & massa (Atlas)
 Materie  antimaterie (LHCb)
 Quark-gluon plasma (Alice)
 Astrodeeltjes fysica (+ astronomen)

L
H
C
Deze voordracht:
Standaard Model
CERN deeltjesversnellers LEP en de LHC
ATLAS detector
2de jaars projecten
1
SB 23 jan 04
P2
Elementaire deeltjes
I
II
III
t176300
u
3
c
1200
d
7
s
120
0.511
0
e
e
106
0


b
1777
0
4300


1 MeV1.782661731030 kg
SB 23 jan 04
P3
Standaard Model
Massa? Symmetrie breking  Higgs deeltje!
Geef “vacuüm” waarin wij ons bevinden structuur!
LET OP:
V()
=v/2
=0
Higgs mechanisme is een hypothese.
114 GeV < Massa < 200 GeV in
bereik van LHC

  deeltjes krijgen massa
 nieuw deeltje: de Higgs
Higgs
Anders: STANDARD MODEL
SB 23 jan 04
P4
Standaard Model (SM)
Beschrijft wisselwerkingen quarks en leptonen,
d.m.v. uitwisseling krachtendeeltjes
In SM:
•Sterk
•Electromagentisch
•Zwak
•(+Higgs veld)
Niet in SM:
•Gravitatie
SB 23 jan 04
P5
CERN
Europees deeltjesfysica laboratorium
1989-2000 LEP e+e (88-209 GeV)
2007-2015 LHC pp (14000 GeV)
LHCb
CMS
Atlas
Alice
SB 23 jan 04
P6
De ‘oude dame’
LEP versneller:
Electron op anti-electron bostingen
27 km omtrek
Werkzaam tussen 1989-2000
Zwaartepunts energie: 91 - 207 GeV
SB 23 jan 04
P7
Status nu
na LEP, voor LHC
•Standaard Model geeft ongelooflijk
nauwkeurige beschrijving van LEP
resultaten: relatie tussen Z en W massa.
•Gevoelig voor hogere orde quantum
processen, die Higgs deeltje
veronderstellen om de metingen kloppend
te krijgen.
•Met TEVATRON meting van Top quark
massa voorspelling Higgs massa mogelijk.
Higgs deeltje is nodig voor SM
 LHC versneller en ATLAS detector
SB 23 jan 04
P8
Werken aan de LHC versneller
Circumference
27 km
Proton energy
7000 GeV
Number of bunches
2835
Bunch separation
24.95 ns
Numer of protons/bunch
1.1•1011
Beam current
0.54 A
Beam lifetime
10 hrs
Interaction diameter (1 )
15 m
Interaction length (1 )
5.6 cm
Luminosity
10 nb-1s-1
Number of dipoles
1296
Dipole field
8.36 T
# of other magnets
2500
SB 23 jan 04
P9
Het ATLAS experiment
wereldwijde collaboratie
1 m3
nieuwe deeltjes & fenomenen, Higgs, …………
SB 23 jan 04
P 10
Aantal gebeurtenissen
Massa deeltje: de Higgs
computing (GRID)
& fysica
ppH…
ZZ*++

Higgs signaal
in 2008?
++ invariante massa (GeV)
SB 23 jan 04
P 11
‘No loose’ theorema voor LHC
We vinden het Higgs deeltje bij LHC. SM ok
We vinden het Higgs deeltje niet bij LHC
Er is iets serieus mis met begrip van het Standaard Model
en dit is observeerbaar bij LHC


Als het Higgs deeltje niet bestaat, gaat er iets mis met verstrooiing
van WW deeltjes bij CM energy ~ 1.5 TeV
Nieuwe, vooralsnog onbekende dynamica moet dit verhelpen;
een prachtige manier om de natuur beter te leren kennen.
Supersymmetrie, Extra dimensies, Black Holes
SB 23 jan 04
P 12
Spectakel
LHC als echte
‘ontdekkings’
machine
Ongekend grote
energieen;
“Terra icognita”
Mogelijke
spectaculaire
gebeurtenissen
Creatie en verval van een klein zwart gat…
SB 23 jan 04
P 13
De projecten: W boson, Top quark
en Higgs deeltje
Haakt in op relatie tussen LEP en LHC:
Algemeen: Introductie deeltjes fysica aan de hand van
CERN, LEP, ATLAS web pages. Zelfstudie
deeltjesidentificatie met event displays.
2 keuzes: W bosonen bij LEP of Top Quarks in ATLAS
Algemeen: Higgs en andere signalen in ATLAS
SB 23 jan 04
P 14
Conclusie
LEP heeft ziin diensten bewezen.
LHC/ATLAS zal een nieuwe zoektocht beginnen in
2007.
NIKHEF/UVA werkt mee aan het front van de
wetenschap
Maak kennis met deeltjesfysica via W-boson of
Higgs project!
Zie ook: http://www.nikhef.nl/pub/vakgroep/
SB 23 jan 04
P 15
Wat
kunnen
we leren
Why LHC
and why Atlas?
van LHC / ATLAS?
SB 23 jan 04
P 16
SB 23 jan 04
P 17
Elementaire bouwstenen
ondeelbaar
sinds 1974
neutron
proton
kern
ondeelbaar
sinds 1897
elektron
quarks
atoom
SB 23 jan 04
P 18
Experimenten
Instrumenten voor onderzoek naar kleinste
structuren (<femto-meter) zijn kilometers groot:
deeltjesversnellers+detectoren.
Deze femto-technologie is o.a. mogelijk op:
CERN, Geneve en Tevatron, Chicago
Op CERN:
Precisie onderzoek Standaard Model:
LEP vernseller + detectoren (1989-2000)
Zoekmachine o.a. Higgs deeltje: LHC verneller en
ATLAS detector. (2007 – 2020)
SB 23 jan 04
P 19
Botsingen …
Metingen van all botsings-producten met
een LEP-detector.
Zeer nauwkeurige bepaling eigenschappen
van Z0 en W± deeltjes.
SB 23 jan 04
P 20
Meer typen botsingen
Botsingen met W± deeltjes
Analyse van o.a. dit soort botsingen heeft geleid tot een groot
vertrouwen in het zgn ‘Standaard Model’
SB 23 jan 04
P 21
LHC versneller in oude tunnel van LEP
SB 23 jan 04
P 22
engineering, logistiek & planning
SB 23 jan 04
P 23
Detectie technieken
Veschillende ‘sub’-detectoren
als ‘uien-schillen’ om de botsing
waar te nemen
Sporen-kamers
Richting van
geladen deeltjes
Calorimeters
Energie meting
Muon kamers
Meting speciaal
voor muonen