De large hadron collider: reis naar het middelpunt van het atoom Ivo van Vulpen

Deeltjesfysica Wat zijn de bouwstenen van de dingen om ons heen ? atoom kern Below 10-15 m need 2 extra forces … Transition: What is the current theory ? Wat zijn de bouwstenen van de dingen om ons heen ?

[1] Wow, mooi ! … fascinerende complexe patronen ! Particles and Forces. Quarks make up the proton/neutron, the electron (famous), neutrino’s (news) With only 2 colored strings you can make a beautiful carpet  Like it, our simple model describes complex patterns in nature. Transition: Why uncomfortable and why does this picture of nature break down ? [1] Wow, mooi ! … fascinerende complexe patronen ! [2] Gewoon 4 gekleurde draadjes en simpel symmetrisch patroon

De stand van zaken in oktober 2009 http:// pdg.lbl.gov

De elementaire deeltjes Proton up down up down elektron Neutron down up + 4 natuurkrachten

Wat kan je maken met deze 3 bouwstenen ? periodiek systeem van Mendeleev Alles! Mendeleev 1869. Alle materie op aarde bestaat uit het “up” en “down” quark in atoomkernen en het electron in een baan eromheen. We kunnen alle fundamentele natuur en scheikundige processen op aarde hier mee verklaren. Voorzitter NWO

Deeltjes Krachten bouwstenen van proton/neutron elektron Deeltjes Krachten 1) Electromagnetisme 2) Zwakke kernkracht 3) Sterke kernkracht Quarks Leptons Particles and Forces. Quarks make up the proton/neutron, the electron (famous), neutrino’s (news) With only 2 colored strings you can make a beautiful carpet  Like it, our simple model describes complex patterns in nature. Transition: Why uncomfortable and why does this picture of nature break down ?

Wat snappen we nog niet:

Laatste als eerste … ‘ga ik over praten’ Ivo.van.Vulpen@nikhef.nl

Paar ‘kleine’ dingetjes: 96% van de materie in het heelal is van een onbekende stof  donkere materie Waar is alle anti-materie eigenlijk gebleven ? Higgs boson ? … extra dimensies, ladingsquantisatie, supersymmetrie, string theorie, …

kijken zonder je ogen te gebruiken

Licht verstrooit aan objecten die groter zijn dan zijn golflengte 1] Kijken met licht Licht verstrooit aan objecten die groter zijn dan zijn golflengte Met je oog kan je niks zien dat kleiner is dan 10-6 m IR UV 10-6 m 2] Kijken met deeltjes Idee: laat kleine deeltjes afketsen van het object  deeltjes-microscoop: - klein: elektronen microscoop - kleinst: protonen microscoop (LHC)

? onbekend voorwerp achter een gordijn … en 100 kogeltjes bovenaanzicht ? Hoe ketsen de kogels af ?

Experiment 1 ? ? Experiment 2 ? ?

Experiment 1 ? Experiment 2 ?

? ? ‘Kijken’ naar sub-atomaire structuren: Experiment 3 Quantum-model Einstein: E=mc2 ‘Kijken’ naar sub-atomaire structuren: Kleine kogels maken: Deeltjesversneller 2) Berekenen wat je verwacht voor een hypothese: Theorie 3) Afgeketste deeltjes kunnen bekijken: Detector

De grootste microscoop op aarde de Large Hadron Collider (LHC) op CERN bij Genève

De Large Hadron Collider LHC: 27 km A10: 32 km Genève Amsterdam

The LHC machine Korter! Council update (vragen ?) TODAY Energie is gelimiteerd door de kracht van 1232 dipool magneten: B= 8.4 T

Energie van 1 proton in de LHC Energie LHC bundel 3000 x 100.000.000.000 protonen Bundel 2 Doorsnede LHC bundelpijp Bundel 1

40 miljoen botsingen per seconde Bundel 1 Bundel 2

Quantummechanisch botsen Klassiek botsen Quantummechanisch botsen proton proton

Wat verwacht je ? Klopt het ? Inderdaad nieuwe deeltjes ?

Hoe zien die botsingen er nou uit ? quark quark Simulatie top quark productie quark proton elektron proton Difficult situation: new detector and new theory. ‘A pair of top quarks has it all’. Millions of pictures  learn about properties top quarks. Transition: what do you need to take on such an approach. neutrino quark

Onze ‘fototoestellen’

De vier experimenten LHCb Alice ATLAS CMS

De Atlas pixel detector 80 MegaPixel camera 40.000.000 foto’s per seconde

De Atlas SCT detector Foto in de cleanroom op het Nikhef (Amsterdam)

… hoe ontdek je nou nieuwe dingen ?

Hoe ontdek je nou nieuwe dingen Nieuwe afstandschaal EN nieuwe detector Nieuw ? Normaal muon Ja … waarschijnlijk wel Higgs deeltje ?

We zijn er klaar voor Meer dan genoeg vragen Deeltjesversneller Theorie Detectoren start november 2009 Meer dan genoeg vragen … meer dan genoeg ideeën/oplossingen

EINDE Vragen: Vanessa Mexner [ vanessam@nikhef.nl ] Ivo van Vulpen [ Ivo.van.Vulpen@nikhef.nl ]