CERN en de LHC Ivo van Vulpen Mijn oude huis ATLAS detector

Presentatie over: "CERN en de LHC Ivo van Vulpen Mijn oude huis ATLAS detector"— Transcript van de presentatie:

1 CERN en de LHC Ivo van Vulpen Mijn oude huis ATLAS detector
Anti-materie Gebouw-40 21 cctober, 2006 Waar is de Anti-materie heen?

2 De large hadron collider: reis naar het middelpunt van het atoom

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

4 [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

5 Zwaartekracht en Electromagnetisme “zelfde krachten … nieuwe modellen”
Relativiteitstheorie Newton Einstein Quantummechanica Maxwell Bohr

6 De kernkrachten 1] Positieve deeltjes stoten elkaar toch af ? 10-10 m
2] Wat houdt de neutrale deeltjes bij elkaar ? 10-10 m 2 nieuwe natuurkrachten: - zwakke kernkracht - sterke kernkracht 10-15 m atoomkern

7 De stand van zaken in oktober 2009
pdg.lbl.gov

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

9 Wat kan je maken met deze 3 bouwstenen ?
periodiek systeem van Mendeleev Alles! Mendeleev 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

10 Deeltjes Krachten bouwstenen van proton/neutron elektron
1) Electromagnetisme 2) Zwakke kernkracht 3) Sterke kernkracht Quarks muon 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 ?

11 Wat snappen we nog niet:

12 Laatste als eerste … ‘ga ik over praten’

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

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

15 kijken zonder je ogen te gebruiken

16 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)

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

18 Experiment 1 ? ? Experiment 2 ? ?

19 Experiment 1 ? Experiment 2 ?

20 ? ? ‘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

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

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

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

24 40 miljoen botsingen per seconde
Bundel 1 Bundel 2

25 Quantummechanisch botsen
Klassiek botsen Quantummechanisch botsen proton proton

26 Wat verwacht je ? Klopt het ? Inderdaad nieuwe fenomenen ?

27 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

28 Onze ‘fototoestellen’

29 De vier experimenten LHCb Alice ATLAS CMS

30

31 ATLAS detector 45 m lang, 25 m hoog, 7000 ton

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

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

34 … hoe ontdek je nou nieuwe dingen ?

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

36 … hoe staan we ervoor ? Versneller had een probleem
Detectoren hebben fenomenaal gepresteerd … hoe staan we ervoor ?

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

38 LHC roadmap: voorzichtige stappen
shutdown fysica 2009 2010 2011 j f m a m j j a s o n d j f m a m j j a s o n d j f m a m j j a s o n d wereldkampioen ! Schema LHC: - 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) S. Myers, okt-2009

39 Computing

40 (Grid-) computing ATLAS: 40 miljoen botsingen/sec  200 Hz op tape
‘gewoon’ 3000 PC’s ATLAS produceert 50 Pb per jaar 10 Tier-1 sites (Nikhef/SARA) CERN grid

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

42 Heel veel plezier gewenst vandaag
Vragen: Ivo van Vulpen Vanessa Mexner

43 Spin-off: a few examples

44 Anti-materie in het ziekenhuis: de PET scan
Positron (anti-elektron) 1) Injectie radionuclide-bevattende stof  zendt positronen uit [anti-materie] Radionucleide 2) positron botst op elektron van atoom in het lichaam  2 fotonen

45 Voorbeeld van spin-off: “hadron therapie”
Versnellers Meetapparatuur Kennis van deeltjes 1954: 1ste patient 1997: patienten Nu: patienten

46 Detectietechnieken: Medipix
Minder dosis Hogere resolutie Grote inbreng Nederland (Nikhef)

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