De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Ivo van Vulpen Nationaal instituut voor subatomaire fysica.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Ivo van Vulpen Nationaal instituut voor subatomaire fysica."— Transcript van de presentatie:

1 Ivo van Vulpen Nationaal instituut voor subatomaire fysica

2 Jullie interactie met Nikhef tot nu toe 1) In de media: afgelopen week i.v.m start-up LHC 2) Als IHEF docent (in order of appearance): Stan Bentvelsenrelativiteitstheorie Marcel Vreeswijk bachelorcoordinator Auke-Pieter Colijn electromagnetisme & numnat Ivo van Vulpen deeltjes fysica I Paul Kooijman deeltjesfysica I of II Justus Kochdeeltjesfyscia II Els de Wolfmastercoordinator Wouter Verkerkehonours program Eric Laenen theorie

3 UvA RuN UU VU FOM UT RUG UL UDTU/e Nikhef: “coordinatie (astro-)deeltjesfysica onderzoek in Nederland” samenwerking met 250 mensen: technici wetenschappers (55 promovendi) 7 onderzoeksgroepen Theorie afdeling Electr. en Mechanische werkplaatsen Detector ontwikkeling Computing (Grid)

4 Aujourd’hui: 1.(Astro-)deeltjesfysica in een notendop Waar doen we als Nikhef aan mee ? 2.Hoe kunnen jullie je steentje bijdragen ?

5 Natuurkunde “Krachten en deeltjes” 5/47

6 Zwaartekracht Electro-magnetisme “massa” “elektrische lading” Newton Maxwell

7 Structuur van atomen m  De natuur op deze schaal (atoom) is niet te begrijpen met de ‘oude’ natuurwetten Bijv: Waarom vallen de electronen niet in de kern ? Atoom = kern met electronen eromheen

8 Newton Maxwell Einstein Relativiteitstheorie Quantum mechanica Bohr Zelfde krachten … nieuwe modellen

9 Kleiner en nauwkeuriger m m De kern bestaat uit protonen en neutronen. Hoe kan dat ? 1] Positieve deeltjes stoten elkaar toch af 2] Wat houdt de neutrale deeltjes bij elkaar ? 2 nieuwe natuurkrachten: De zwakke en sterke kernkracht

10 proton neutron down up Natuur opgebouwd uit maar 3 bouwstenen:  up-quarks, down quark en electron up down up

11 Deeltjes: 4) Zwaartekracht is een vreemde kracht: geen quantum theorie en veel zwakker dan andere krachten e    e     up charm Top down strange Bottom 1) Electromagnetisch foton (  ) 2) Zwakke kernkracht W +, W -, Z 3) Sterke kernkracht gluonen (8) Krachten: Weinberg Salam Glashow Huidige status

12 Martinus Veltman Gerard ‘t Hooft  Nu kunnen we er ook iets mee uitrekenen 12/47

13 “Alle metingen in deeltjesfysica worden in het SM verklaard” “Het Higgs boson wordt zoals verwacht bij de LHC ontdekt” Zeker niet waar … er zijn nog veel vragen over

14 Kan de zwaartekracht niet toetreden tot het Standaard Model ? Wat is de oorsprong van de massa van de deeltjes ? (Higgs boson) In hoeveel dimensies leven we eigenlijk ? Hebben we nu echt de fundamentele elementaire deeltjes ? Zijn er nieuwe symmetrieen in de natuur ? Waarom zijn er slechts drie families van fermionen ? Zijn protonen echt stabiel ? Waarom is elektrische lading gequantiseerd ? Waarom is er meer materie dan anti-materie in ons universum ? Wat is die donkere materie en donkere energie ? Exploderen quantumcorrecties bij nog hogere energieën ? Waarom zijn de neutrino massa’s zo klein ? Het Standaard Model en zijn mysteries: 1 2 3

15 Een van de problemen: Donkere materie Draaien van clusters Temparatuurfluctuaties in heelal Maar 4% van alles wat we zien in het heelal zijn atomen ! Wat is de rest ???

16 Nieuwe modellen, nieuwe krachten ?? 2 krachten Newton/Maxwell 2 krachten Einstein/ Bohr 4 krachten Standaard Model m m m ? We gaan in 2008 kijken wat natuur voor ons in petto heeft … en wiens model werkt E. Verlinde L. Randall R. Dijkgraaf E. Witten

17 De LHC versneller 17/47

18 Quantum mechanica: deeltjes zijn ook golven Deeltjes met hoge energie in deeltjesversneller  microscoop voor afstanden kleiner dan een proton ~ m Röntgen Ultra Violet Infra rood golflengteEnergie m m Bijv: electronen microscoop [1] kijken met licht [2] kijken met deeltjes

19 De grootste miscoscoop op aarde de ‘Large Hadron Collider’ (LHC) op CERN bij Genève

20 Hoe groot is de LHC eigenlijk ? Amsterdam

21 De CERN versneller-tunnel 27 km lang, 100 m onder de grond

22 De Tunnel

23 probleem sector Aan het opwarmen CERN press-release: “re-start LHC in maart 2009”

24 De Large Hadron Collider (eigenschappen)  Door het oog van een naald en wachten op een botsing! ~ 3000 x miljard 7 TeV 10 miljoen sec -1

25 ‘gewoon’ even uitrekenen wat je verwacht Model 1, 2, 3, … Klopt het ?

26 Detectoren Algemeen en Nikhef’s involvement 25/47

27 Het grootste fototoestel op aarde de ‘ATLAS detector’ een persoon Muon kamers SCT

28 Een gat in de grond … ongeveer 100 meter diep

29

30 Oude LEP detector (1990 – 2000) LHC detector dwarsdoorsnede

31 Doorsnede van een LHC detector impuls en lading geladen deeltjes energiemeting electronen en fotonen energiemeting hadron deeltjes (quarks) detectie van muonen

32 Geladen deeltjes herkennen Pixels kanalen Silicon Tracker (SCT) kanalen Transition Radiation Tracker (TRT) kanalen Pixel Detectors Barrel SCT Forward SCT TRT

33 NIKHEF levert hoogwaardige technische expertise bij de opbouw op CERN

34 ATLAS SCT detector NIKHEF bouwt deel van de ATLAS detector SCT, Muon kamers, …

35 Astro-deeltjes 34/47

36 Ontdekking Kosmische stralen Elektroscoop 1890: observatie: verlies elektrische lading verklaring: ioniserende straling – radioactiviteit 1907: Theodor Wulf [leraar uit Valkenburg]: elektroscoop in mergelgrot  geen afname elektroscoop op eifeltoren  zelfde afname 1912: Victor Hess Experiment: hete luchtbalon tot grote hoogte Observatie: Intensiteit neemt eerst af en boven 5 km neemt het weer toe Buitenaardse oorsprong Nobelprijs 1936 die Höhenstrahlung

37 Kosmische straling Victor Hess: Nobelprize 1936 p Gerard van der Steenhoven Ontdekking anti-materie, muonen, pionen

38 Flux ( m 2 sr s GeV) -1 Energy (eV) Cygnus  -Quasar Active Galactic Nucleus Energie Kosmische straling (welke deeltjes, hoeveel, welke energie) Gerard van der Steenhoven 1 deeltje /m 2 per jaar 1 deeltje /km 2 per jaar 1 deeltje /m 2 per jaar

39 Pierre Auger experiment

40 1600 tanks, 1.5 km uit elkaar Argentinie Meten van zeer energetische deeltjes ‘shower’

41  p Fotonen (): geabsorbeerd Protonen (p): afgebogen Neutrino’s ():DE BRON Oorsprong kosmische stralen ?  Neutrino experimenten (Nikhef) Gerard van der Steenhoven

42 12 string ANTARES detector Gerard van der Steenhoven Junction box 14.5 m p p  ~60-75 m Buoy 350 m 100 m ANTARES detector Gerard van der Steenhoven Nucleus Neutrino Muon

43 Oorsprong deeltjes Schaduw van de maan (muonen) Protonen: buigen af in galactisch magnetisch veld Fotonen: geabsorbeerd door gas Neutrino’s: kan, maar zeer lastig te detecteren Oorsprong zeer hoog energetische stralen

44 Jullie rol 43/47

45 Mogelijkheden tot verdere kennismaking… 2 e jaar: - Researchpracticum - start januari technisch - Deeltjesfysica I - start februari - Tweedejaars project - start junigroepjes 3 e jaars: - Bachelorsproject - start april8 weken - Deeltjesfysica II - start februari Master: - Particle & Astroparticle Physics (track)1+1 jaar

46 Voorbeelden  Research practicum: - ATLAS muon detector (data analyse) - Imaging van geladen sporen (R&D)  Tweedejaars project: -Dubbel Beta verval zonder Neutrino’s  Bachelor project: - Zoeken naar extra ruimte dimensies Affiniteit met computing niet onbelangrijk Voorlichting volgt nog

47 De master P&AP Theorie Deeltjesfysica: Standaard Model (QED, EW, QCD) Astrodeeltjesfysica Caput colleges (… Higgs mechanisme door mij) Experiment Fysica van deeltjesdetectie Statistische data analyse Caput colleges Samenwerking Mini-experiment CERN summer student (restricted) Onderzoek

48 Vragen: Marcel Vreeswijk Bachelor coordinator Els de Wolf Master coordinator

49 Backup

50 Wat hebben jullie met het Nikhef te maken ? Het IHEF instituut is deel van de Natuurkundefaculteit en deel van het Nikhef IHEF (in order of appearance) Stan Bentvelsen (relativiteitstheorie) Marcel Vreeswijk (bachelorcoordinator) Auke Pieter Colijn (electromagnetisme & numnat) Ivo van Vulpen (deeltjes fysica I) Paul Kooijman (deeltjesfysica I of II) Justus Koch(deeltjesfyscia II) Els de Wolf(mastercoordinator) Wouter Verkerke(honours program) Eric Laenen (ook theorie)

51 Mogelijkheden tot verdere kennismaking… Tweedejaars #Researchpracticum (start januari) #Deeltjesfysica I (start februari) #Tweedejaars project (start juni) Derdejaars #Bachelorsproject (start april) #Deeltjesfysica II (start februari) Master Particle & Astroparticle Physics (track)

52 Voorbeelden Research practicum (zie rondleiding) #ATLAS muon detector (data analyse) #Imaging van geladen sporen (R&D) Tweedejaars project #Voorlichting volgt nog #Dubbel Beta verval zonder Neutrino’s

53 Een neutron kan vervallen: neutronproton electron neutrino Radio-activiteit: Strontium Yttrium + elektron + neutrino  radio-actieve straling Nieuwe krachten/modellen geven nieuw inzicht in de begrip van de natuur: Voorbeeld: de zwakke kernkracht.

54 Detectoren: … groot … groter … Pierre-Auger Pierre-Auger observatorium: - op pampas in Argentinie watertanks paar km uit elkaar - Totale opp km 2 ~ provincie Utrecht Cherenkov detectoren Fluorecentie detectoren Fluorecentie: - Stikstofatomen raken aangeslagen - Zenden bij verval licht uit Fluorecentie: - Stikstofatomen raken aangeslagen - Zenden bij verval licht uit Cherenkov: Relativistische deeltjes door water  zenden Cherenkov straling uit

55 Neutrino-detectoren Groot: Antares / Amanda Groter: KM3-net / Icecube Voordeel: Neutrino’s wijzen terug naar bron Nadeel: Kleine interactie neutrino’s Detectie-principe: Te ‘zien’ via Cherenkov straling van muonen Grote detector nodig Nucleus Neutrino Muon

56 Verplichte vakken P&AP Kernvakken: - Particle Physics I, II (Standard Model) semester 1 - Astroparticle Physics - Particle Detection Nikhef project semester 2 Mini-experiment: Ontwerp en bouw deeltjesdetector, neem data en analyseer data, publiceer Project management

57 Keuzevakken P&AP Statistical Data Analysis Capita (3 EC): Neutrino physics Beyond the Standard Model CP violation Non-perturbative QCD Programming C++ Quantum Field Theory Particles and Fields General Relativity Cosmology High energy astrophysics ITF API Nikhef


Download ppt "Ivo van Vulpen Nationaal instituut voor subatomaire fysica."

Verwante presentaties


Ads door Google