De Large Hadron Collider Ivo van Vulpen (Nikhef ATLAS)

Deeltjesfysica atoom kern m Relativiteitstheorie Quantummechanica Zwakke kernkracht Sterke kernkracht ?

up down elektron De elementaire deeltjes Proton up down Neutron down up

(anti-)deeltjes krachten Quarks Leptons 1) Electromagnetisme 2) Zwakke kernkracht 3) Sterke kernkracht Het standaard model beschrijft alle metingen tot m

- 96% van de materie in het heelal is onbekend  donkere materie - Waar is alle anti-materie gebleven ? - Higgs boson - waarom past gravitatie niet in SM, extra dimensies, waarom 3 families, fermionen fundamentele deeltjes, supersymmetrie, protonen stabiel, quantisatie electrische lading, exploderende quantumcorrecties, kleine neutrino massa’s, string theorie, … Paar ‘kleine’ dingetjes:

2009  Standard Model is ‘effectief’ deel van een meer fundamentele theorie  Model verliest voorspellende waarde rond 1-10 TeV Supersymmetrie ? Extra dimensies ? Edward Witten’s laatste inzicht. String theorie ? Nieuwe fenomenen bij ~ m

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

De vier experimenten ATLAS LHCb Alice CMS

10/52 De LHC machine Hoge energie: 14 TeV Energie begrensd door sterkte van de 1232 dipool magneten, met B= 8.4 T bij 1.9 K  Mogelijke productie zware deeltjes (tot 4 TeV) Hoge energie: 14 TeV Energie begrensd door sterkte van de 1232 dipool magneten, met B= 8.4 T bij 1.9 K  Mogelijke productie zware deeltjes (tot 4 TeV) 7 x Tevatron 100 x LEP & Tevatron Hoge intensiteit: 10 33/34 cm -2 s -1 (40 M bots/sec)  Zoeken naar zeldzame gebeurtenissen Hoge intensiteit: 10 33/34 cm -2 s -1 (40 M bots/sec)  Zoeken naar zeldzame gebeurtenissen 20 goud atomen

Voorbeeld: top quark paar-productie proton quark neutrino elektron quark Simulatie top quark productie Massa top is 172 GeV (uranium kern)

ATLAS detector 45 m lang, 25 m hoog, 7000 ton Nederlandse bijdrage: - Endcap toroide - SCT - Muon kamers & alignment - Trigger & data acquisitie

80 miljoen kanalen: binnenste schil ATLAS detector De Atlas pixel detector Nikhef technici

De Atlas SCT detector Foto in de cleanroom op het Nikhef, 6 miljoen kanalen Nikhef technici

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

1 fb –1 100 pb –1 10 pb –1 Integrated luminosity Time LHC startup 0 Understand ATLAS Testbeam/cosmics 1 Understand SM+ATLAS in simple topologies Understand SM+ATLAS in complex topologies 2 Look for new physics in ATLAS at 14 TeV 3 LHC start-up programma W/Z Top quark pairs Higgs/SUSY Andreas Hoecker

37 landen, 169 instituten, 2800 auteurs (800 promovendi) Hoe doet Nikhef het ? Leiders van de 6 fysica en 6 reconst. groepen (2 convenors) Nijmegen, UvA, FOM 2x VICI 2x VIDI 1x VENI  NWO beurzen:  ATLAS management: - Physics coordination: 3 leden - Computing en upgrade coordinator  Een van de 10 Tier-1 centrums in Amsterdam  Sterke groep promovendi

- ATLAS produceert 50 Pb per jaar -10 Tier-1 sites, met Nikhef/SARA CERN grid [1] Data-storage: - Extra Nikhef computer cluster - Nikhef ATLAS collega: Monte-Carlo simulatie van 125,000 CPU uur [2] Computing power (NL) ATLAS: 40 miljoen botsingen/sec  200 Hz op tape (Grid-) computing ‘gewoon’ 3000 PC’s

Omgaan met teleurstellingen Iniatief twee Nikhef AIO’s: - focus op atmosferische muonen - participatie in MCnet (Lund) Physics readiness report 1800 pagina’s Detectoren hebben wel fenomenaal gepresteerd

500 miljoen events, 1.2 Pb ruwe data Atmosferische muonen in ATLAS ~25 Hz atmosferische muonen in ATLAS detector Projectie oorsprong op grondvlak Access shaft

bereikt: 30 μm (perfect = 24 μm) Kosmische muonen in ATLAS... handig! x residual [mm] Bouwen op werk collega’s Alignment SCT barrel Voor alignment Na alignment Maaike Limper (UvA) Jochem Snuverink (UT) “Track and vertex reconstruction in the ATLAS inner detector” “The ATLAS muon spectrometer: commissioning and tracking”  Beide promoties deze week

LHC roadmap: voorzichtige stappen 2009 j f m a m j j a s o n d shutdown fysica - Stap 1: week 47  450x450 GeV - Stap 2: 1.0x1.0 TeV (1 week) - Stap 3: 3.5x3.5 TeV (3 maanden) - Stap 4: 5.0x5.0 TeV (5 maanden) wereldkampioen ! Schema LHC: S. Myers, okt

Hopen op nieuwe fenomenen Z’  μ + μ - ijkboson symmetriegroep G (n)  μ + μ - Graviton KK excitatie ?  μ + μ - Nieuw: Z’  μ + μ - Standaard Model Invariante massa μ + μ - (GeV) Aantal events

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