De LHC: op jacht naar de kleinste bouwstenen van ons Universum Frank Linde (Nikhef), CERN masterclass, Nikhef, 2 maart 2012

deeltjesfysica positie

Standaard Model

nu verdeling chemische elementen nagloeien v/d Oeknal Oerknal

deeltjesfysica geschiedenis

Lang geleden … Empedocles Plato Aristoteles Leucippus Democritus

nummering: kernlading Het Periodiek Systeem Mendeleev’s periodiek systeem Nobel gasses Not part of the original Mendeleev periodic table

Millikan 1900 q e =   10  19 C m e =  10  31 kg

Particle detector: cloud chamber

Particle Zoo pion’s  +  0   kaon’s K + K 0 K 0 K  sigma’s  +  0   l ambda  0 delta’s  ++  +  0   cascade  0   omega   nucleon’s n p rho’s  +  0  

Mendeleev herzien!  00 ++  ++ ** *0*0 *0*0 *+*+ ** ddddduduuuuu ssdssu sdusuusdd  sss ud s “quarks”

Quark model: Gell-mann (1964)

deeltjesfysica om te onthouden! speciale relativiteits theorie

eeuwige jeugd?

L t = 2L c waarnemer in rust ‘heen-en-weer’ periode t van het licht: ‘tik’ van de lichtklok in rust: t c= m/s (exact)

bewegend klokje tikt langzamer! ‘tik’ van de lichtklok in beweging: t’ v [m/s] ½vt’ L vt’ t’ = 2  L 2 +(½vt’) 2 c (ct’) 2 = 4L 2 +(vt’) 2 t’ = = 2L  c 2 v 2 t  1v 2 /c 2 waarnemer beweegt met snelheid v ‘heen-en-weer’ periode t’ van het licht: c= m/s (exact) tt

levensverwachting  levensduur 75 years? 35 years?5 years?

Unstable particles: lifetime note: As opposed to human beings, decay probability of an unstable particle does not depend on how long it lived already i.e. its past history! simple!

deeltjesfysica deeltjes botsingen Standaard Model

anti-materie anti elektron anti quarks u d e anti up anti down materie elektron quarks u d e up down positron

oersaaie botsingen

saaie botsingen

E=mc 2 spannende botsingen hoge energie grote massa E=mc2E=mc2

Higgs deeltje

massa mysterie e Electron Spin ½ Charge 1 Lifetime  Mass MeV  Muon Spin ½ Charge 1 Lifetime 2.2 s Mass 106 MeV  Tau Spin ½ Charge 1 Lifetime 290 fs Mass 1770 MeV

massa mysterie

deeltjesfysica CERN Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire

PS ISR SPS SppS LEP LHC  CLIC ? fellows & associates 2500 staf 6500 gebruikers 1340 MSFr/jaar CERN

deeltjesfysica LHC Large Hadron Collider

van je TV naar de LHC TV 50 cm e  10 9 atm +20 o C 1 T 40 keV 300 € afmeting bundel vacuum temperatuur magneet energie prijs LHC  9 km p + 10 13 atm 271 o C 8.3 T 7 TeV 3 G€ k=kilo =1,000 G=Giga=1,000,000,000 T=Tera =1,000,000,000,000

deeltjesfysica ATLAS A Toroidal LHC ApparatuS

ATLAS detector 2010

ee ee ee ee Particle Detection

deeltjesfysica De metingen

  Z   echte observatie (=experiment)

 massa  gebeurtenissen proton 1950’s

Higgs signatuur in LHC experimenten theoretische voorspellingen (=simulatie)

Higgs ?   echte observatie (=experiment)

HiggsZZ?     echte observatie (=experiment)

theoretische voorspellingen (=simulatie)

Peter Higgs bezoekt ATLAS

vragen?