Fundamenteel onderzoek naar elementaire deeltjes

Presentatie over: "Fundamenteel onderzoek naar elementaire deeltjes"— Transcript van de presentatie:

1 Fundamenteel onderzoek naar elementaire deeltjes
Ivo van Vulpen = Nationaal Instituut voor Kern en Hoge Energie Fysica

2 structuur van atomen 10-10 m
Rutherford: negatief geladen electronen rond een kleine positief geladen kern 10-10 m Bohr: Specifieke electron banen en quantum mechanica Steeds kleiner en kleiner en kleiner en kleiner: kern bestaat uit protonen en neutronen 10-15 m

3 Atoomkernen en de electromagnetische kracht:
Wat houdt al die positief geladen protonen bij elkaar ? Positieve deeltjes stoten elkaar toch af ? Wat houdt die neutrale deeltjes eigenlijk bij elkaar ? Als een vrij neutron maar 900 s leeft waarom vervallen atoomkernen dan niet ? Er zijn meer krachten: zwakke en sterke kernkracht

4 Is het proton een positief geladen puntdeeltje …. of niet ?
10-15 m proton Dit kan je niet zien met een gewone microscoop … De golflengte van het licht is veel te groot om een atoomkern te ‘voelen’

5 (2) ‘kijken’ met deeltjes
(1) Kijken met licht Energie golflengte Rontgen Ultra Violet Infra rood 10-11 m m (2) ‘kijken’ met deeltjes Bijv: electronen microscoop Quantum mechanica: deeltjes zijn ook golven Deeltjes met hoge energie in deeltjesversneller  microscoop voor afstanden kleiner dan een proton  ~ m

6 Is het proton een positief geladen puntdeeltje …. of niet ?
10-15 m electron electron Nee! Het proton blijkt opgebouwd uit quarks

7 proton neutron up down up up down down Bouwstenen: Massa: MeV MeV Lading: Levensduur: ∞ sec

8 Periodiek systeem der elementen
H = 1 proton + 1 e- Waterstof H 2 x x x De 3 bouwstenen: up quark down quark electron Au Goud 276 x x x Au = 79 protonen neutronen + 79 e-

9 Elementaire deeltjes ... er blijken 3 families te zijn
(I) (II) (III) e   e   up charm Top down strange Bottom Krachten krachten (quantum theorie) 1) Electromagnetisch foton () 2) Zwakke kernkracht W+, W-, Z 3) Sterke kernkracht gluonen (8) 4) Zwaartekracht is een vreemde kracht: geen quantum theorie en veel zwakker dan andere krachten

10 Veel open vragen die het Standaard Model niet beantwoordt:
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 ? Hebben we nu echt de fundamentele elementaire deeltjes ? Zijn er nieuwe symmetrieen in de natuur ? Waarom zijn er slechts drie families van fermionen ? Waarom is er meer materie dan anti-materie in ons universum ? Zijn protonen stabiel ? Wat is die donkere materie en donkere energie ? Wat zullen we observeren bij nog hogere temperaturen of energiën ? Waarom zijn de neutrino massa’s zo klein ? Er zijn nog veel vragen open

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

12 Hoe groot is de LHC eigenlijk ?
Amsterdam

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

14 De LHC magneten

15 De Tunnel

16 De Tunnel

17 De Large Hadron Collider (eigenschappen)
~ 3000 x 3000 100 miljard 7 TeV 10 miljoen sec-1 Totale LHC energie: miljard muggen x energie Bugatti Veyron met 360 km/uur  Door het oog van een naald en wachten op een botsing!

18 Albert Einstein Op CERN spelen we Einstein:
1) Energie omzetten in massa (deeltjes) 2) Onderzoek naar de eigenschappen van de deeltjes en krachten

19 ‘gewoon’ even uitrekenen wat je verwacht
Klopt het ?

20 Het grootste fototoestel op aarde de ‘ATLAS detector’

21 Een gat in de grond … ongeveer 100 meter diep

22

23 Juli 2003

24 Oktober 2004

25 Juli 2005

26 Hoe gaat het vandaag met ATLAS ?
Woensdag 7 Januari 2006

27 Oude LEP detector CMS detector dwarsdoorsnede

28 Doorsnede van de CMS detector
impuls en lading geladen deeltjes energiemeting electronen en fotonen energiemeting hadron deeltjes (quarks) detectie van muonen

29 NIKHEF bouwt deel van de ATLAS detector
… en ook van de LHCb en de ALICE detector ATLAS SCT detector

30 Computing ‘problemen’:
Een typische botsing Computing ‘problemen’: 1) Heeeeeel veel opslagruimte: 1 Mb per event  Tb/jaar 2) Heeeeeel veel computers:  minimaal 9000 computers GRID: verdeel rekenkracht en opslag over de hele wereld  NIKHEF een van de eerste Bewaren: per seconde Analyseren: seconde

31 Het NIKHEF doet fundamenteel onderzoek (de bouwstenen van de natuur)
Samenvatting Het NIKHEF doet fundamenteel onderzoek (de bouwstenen van de natuur) De LHC gaat bijna beginnen ... NIKHEF doet mee! Meer informatie: nikhef.nl of nikhef.nl