Acceleratorer och Detektorer Framtiden. Barbro Åsman den

Relevanta dokument
Den experimentella partikelfysikens framtid.

LHC Vad händer? Christophe Clément. Elementarpartikelfysik Stockholms universitet. Fysikdagarna i Karlstad,

Christian Hansen CERN BE-ABP

Standardmodellen. Figur: HANDS-ON-CERN

Upptäckten av Higgspartikeln

Hur mycket betyder Higgspartikeln? MASSOR!

Partikeläventyret. Bernhard Meirose

Supersymmetri. en ny värld av partiklar att upptäcka. Johan Rathsman, Lunds Universitet. NMT-dagar, Lund, Symmetrier i fysik

Higgspartikeln. och materiens minsta beståndsdelar. Johan Rathsman Teoretisk Partikelfysik Lunds Universitet. NMT-dagar i Lund

Introduktion till partikelfysik. CERN Kerstin Jon-And Stockholms universitet

Supersymmetri. en ny värld av partiklar att upptäcka. Johan Rathsman, Lunds Universitet. NMT-dagar, Lund, Symmetrier i fysik

Att utforska mikrokosmos

Theory Swedish (Sweden)

Föreläsning 12 Partikelfysik: Del 1

LHC Vad händer? Christophe Clément. Elementarpartikelfysik Stockholms universitet. Fysikdagarna i Karlstad,

Varför forskar vi om elementarpartiklar? Svenska lärarare på CERN Tord Ekelöf, Uppsala universitet

III Astropartikelfysik och subatomär fysik

Del A: Seminarium i Hedemora Tord Ekelöf, Uppsala universitet

Christophe Clément (Stockholms Universitet)

Higgsbosonens existens

LHC Att Studera Universums Minsta Beståndsdelar i Världens största Experiment

Hur mycket betyder Higgs partikeln? MASSOR! Leif Lönnblad. Institutionen för Astronomi och teoretisk fysik Lunds Universitet. S:t Petri,

Kvarkar, leptoner och kraftförmedlare. Kerstin Jon-And Fysikum, SU 28 april 2014

Cygnus. I detta Cygnus. medlemsblad för Östergötlands Astronomiska Sällskap (ÖAS) Se våra aktiviteter i ÖAS under höstsäsongen.

Välkommen till CERN. Lennart Jirden CERN PH Department Genève

Krävs för att kunna förklara varför W och Z bosoner har massor.

Innehåll. Förord Del 1 Inledning och Bakgrund. Del 2 Teorin om Allt en Ny modell: GET. GrundEnergiTeorin

1.5 Våg partikeldualism

Lösningar - Rätt val anges med fet stil i förekommande fall (obs att svaren på essäfrågorna inte är uttömmande).

Tomrummet Partikelfysik 2008 av Josef Kemény

Om Particle Data Group och om Higgs bosonens moder : sigma mesonen

Att förena gravitation och elektromagnetism i en (klassisk) teori. Kaluza [1919], Klein [1922]: Allmän

Partikelfysik och Kosmologi

CERNs Acceleratorer en kort introduktion

Välkommen till CERN. Lennart Jirden CERN PH Department Genève

Utbildningsutmaningar för ATLAS-experimentet

Hur kan man finna Higgs boson? Donna Montagna, Kalle Nyman & Peter Henningsson

Leptoner och hadroner: Teori och praktik inom partikelfysiken

Föreläsning 4 Acceleration och detektion av partiklar

Distribuerad data-analys inom CMS-experimentet

Upp gifter. är elektronbanans omkrets lika med en hel de Broglie-våglängd. a. Beräkna våglängden. b. Vilken energi motsvarar våglängden?

Universums uppkomst: Big Bang teorin

Partikelfysik och det Tidiga Universum. Jens Fjelstad

Tentamen i FUF050 Subatomär Fysik, F3

CERNs Acceleratorer en kort historisk introduktion

INTRODUKTION TILL PARTIKELFYSIK. Från atomer till kvarkar

Välkommen till CERN. Lennart Jirden CERN PH Department

DEN MÖRKA MATERIAN Hallands Astronomiska Sällskap

Modernfysik 2. Herman Norrgrann

14. Elektriska fält (sähkökenttä)

Föreläsningsserien k&p

Elementarpartikelfysik sammanfattning (baserad på anteckningar av Sten Hellman)

Föreläsning 8 Elementarpartiklar, bara kvarkar och leptoner

Atomens historia. Slutet av 1800-talet trodde man att man hade en fullständig bild av alla fysikaliska fenomen.

Kosmisk strålning & tungjonsfysik

Innehåll. Fysik Relativitetsteori. fy8_modernfysik.notebook. December 12, Relativitetsteorin Ljusets dualism Materiens struktur Kärnfysik

Föreläsning 8 Elementarpartiklar, bara kvarkar och leptoner

Prov (b) Hur stor är kraften som verkar på en elektron mellan plattorna? [1/0/0]

Det finns något där ute i universum, något som är. Mörk materia att mäta något man inte kan se. aktuell forskning. av Elin Bergeås Kuutmann

Allmän rymdfysik. Plasma Magnetosfärer Solen och solväder. Karin Ågren Rymdfysik och rymdteknik

Big bang Ulf Torkelsson. 1 Enkla observationer om universums kosmologiska egenskaper

Relativistisk kinematik Ulf Torkelsson. 1 Relativistisk rörelsemängd, kraft och energi

Preonstjä. av Johan Hansson och Fredrik Sandin

Om partikelfysik och miljardsatsningar

Föreläsning 4 Acceleration och detektion av partiklar

Observera att uppgifterna inte är ordnade efter svårighetsgrad!

Innehåll. Fysik Relativitetsteori. fy8_modernfysik.notebook. December 19, Relativitetsteorin Ljusets dualism Materiens struktur Kärnfysik

VARFÖR MÖRK ENERGI HAR EN ANMÄRKNINGSVÄRT LITET VÄRDE. Ahmad Sudirman

Föreläsning 8 Elementarpartiklar, bara kvarkar och leptoner

Detektion av subatomiska partiklar och framväxten av standardmodellen. Jens Fjelstad

Version 24/4/02. Neutriner som budbärare från KOSMOS

som kosmiska budbärare

Nobelpriset i fysik 2008

Mer om E = mc 2. Version 0.4

Politik och partiklar

Experimentell fysik. Janne Wallenius. Reaktorfysik KTH

CERNs facny kvarter. Man har inte haft råd att renovera byggnaderna, man gräver ner pengarna 100m under jorden istället.

Higgspartikeln upptäckt äntligen!

Småsaker ska man inte bry sig om, eller vad tycker du? av: Sofie Nilsson 1

Föreläsning 2. Att uppbygga en bild av atomen. Rutherfords experiment. Linjespektra och Bohrs modell. Vågpartikel-dualism. Korrespondensprincipen

Förslag: En laddad partikel i ett magnetfält påverkas av kraften F = qvb, dvs B = F qv = 0.31 T.

Sönderfallsserier N α-sönderfall. β -sönderfall. 21o

4.10. Termonukleär fusion

Radioaktivt sönderfall Atomers (grundämnens) sammansättning

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 1

Alltingsmodellen eller Den Kosmiska Modellen. Den nya atommodellen. Ett förslag Av Josef Kemény (2007)

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA

Preliminärt lösningsförslag till Tentamen i Modern Fysik,

EXAMENSARBETE C. Kvarkar. - upptackt och aterupptackt

Litet quiz om svarta hål och kvantfysik: facit på www2.kau.se/tp/outreach Nedanför quizzet ger jag facit. Men försök själv först!

Miniräknare, formelsamling

Speciell relativitetsteori

Sagan om ringarna. Berättelsen om en liten MAX hur han började gå, växte upp och blev stor.

Kosmiska fyrverkerier och det subatomära regnet

En resa från Demokritos ( f.kr) till atombomben 1945

3.7 γ strålning. Absorptionslagen

Föreläsningsserien k&p

LEP, LHC, och SSC En strukturfokuserad jämförelse av faktorer för framgångar och misslyckanden i vetenskapliga projekt i mångmiljardklassen

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

Transkript:

Acceleratorer och Detektorer Framtiden Barbro Åsman den 11-07-06

Rutherfords experiment Rutherfords experiment

Atommodeller Thomsons modell Rutherfords resultat

Studerade radioaktiv strålning tillsammans med Rutherford. Harriet Brooks 1876-1933 1906 uppmanades hon att säga upp sig eftersom hon planerade att gifta sig. the Collage cannot afford to have women on the staff to whom the collage work is secondary; The Collage is not willing to stamp with approval a women to whom self-elected home duties can be secondary

för att: Vi ger partiklar hög hastighet 1. de skall kunna tränga djupt in i andra partiklar.

Djup spridning i protonen e e e

Upptäckten av kvarkar 3 km lång accelerator

Kosmisk strålning

för att: Vi ger partiklar hög hastighet 1. de skall kunna tränga djupt in i andra partiklar. 2. den höga rörelseenergin skall omvandlas till massa enligt E = mc 2

Linjär Accelerator + -+ + - + + - + + -+ högspänning

Laddade partiklar i magnetfält Laddade partiklar i rörelse påverkas av magnetfält Radien = massa x hastighet magnetfält x laddning

Laddad partikel i magnetfält Låg hastighet hög hastighet

Elektron i magnetfält hög hastighet låg hastighet

Cyklotron

Cyklotron

Synkrotron

Synkrotron SPS 0.045-1.800 Tesla

Varför är acceleratorer så stora?? Magnetfälten kan inte göras tillräckligt starka Magnetfältet = massa x hastighet / radie x laddning

Synkrotonljus

Varför är acceleratorer så stora?? Magnetfälten kan inte göras tillräckligt starka Magnetfältet = massa x hastighet / radie x laddning Laddade partiklar strålar ut energi i form av synkrotronljus

Praktisk Enhet elektron (enegi U) U= 1 ev = 1.6x10-19 J (hastighet frame vid positiva plattan är 18 000 km/s) - + 1 Volt 1 kev = 10 3 ev 1 MeV = 10 6 ev 1 GeV = 10 9 ev 1 TeV = 10 12 ev Enligt E=mc 2 svarar 1 protons massa mot energin 1 GeV

Högenergilaboratorier CERN DESY FNAL BNL KEK SLAC

CERN

CERN

Acceleratorer på CERN

Acceleratortunnlar

The first proposal for the WWW was made at CERN by Tim Berners-Lee in 1989, and further refined by him and Robert Cailliau in 1990. WEBEN

Se partiklar? De partiklar vi talar om är så små att de inte syns!! Vad vi ser är spår efter partiklar Vi kan bestämma: Partiklarnas riktning Partikelsort Partiklarnas energi

Dimkammare Positronens upptäckt

Antiprotondetektorn 1956

Faustina pion Anti-proton proton proton pion proton proton

BEBC

Bubbelkammare

Trådkammare

Trådkammare

trådar Strålrör pades Elektroner som driver Laddat spår genom kammaren Kammarväggen HV-platta Trådkammare

Kalorimeter

Olika partiklar i olika detektorer

Delphi

Detektorer

Delphi 1989-2000

Elektron och Myon händelser

Tvåjethändelse

LEP result The width of a mass distribution gives the lifetime of a particle. The lifetime gives the number of decay products

Fermilab Utanför Chicago, på prärien......finns en 2 TeV antiproton-protonkolliderare: Tevatronen DØ CDF

DØ Silicon Microstrip Tracker

LHC - Large Hadron Collider Proton-proton kollisioner vid en energi av 14 TeV - världsrekord med en faktor 7! LEP/LHC (27 km) SPS (7 km) Vi behöver många kollisioner så att vi kan studera även sällsynta partiklar. 40 millioner kollisoner per sekund! Ska börja köra 2008.

ALICE CMS LHCb ATLAS

ALTAS

ATLAS jämförd med 6-våningshus

ATLAS, en detektor som kan mäta allt allt ett samarbete mellan nästan 2000 fysiker från ca 150 institutioner i hela världen KTH 7000 ton, 44 m lång, 22 m diameter vissa element skall positioneras med en precision bättre än 100 µm Uppsala, Lunds univ. Stockholms univ.

Några Fundamentala Frågor Hur uppkommer vilomassa? Vad består universums mörka materia av? Vad hände med universums antimateria?

Ljus i materia

Förklaringsmodeller: Eller... - + + Abosrption och re-emission - + Fotonen har en massa i materialet, där den växelverkar med det elektromagnetiska fältet - + - - - Rörelseenergi - + + - + - + - - - Rörelseenergi Rörelse-energi och massa (E=mc 2!)

På ett analogt sätt kan man anta att t ex en elektron som rör sig i vakuum saktar upp (=erhåller massa) genom att växelverka med ett fält - Higgs-fältet e - Vi behöver något i stil med Higgs-fältet i partikelfysiken, annars fungerar inte Standard modellen! En unik egenskap hos Higgs-fältet är att det finns överallt, även i vakuum Olika partiklar erhåller olika massa pga att de kopplar olika starkt till Higgs-fältet För att visa att det här är en riktig teori vill vi producera den fältpartikel som hör till Higgs fältet - Higgspartikeln

Hur får partiklar massa i Standardmodellen? En berömd fysiker försöker ta sig igenom ett cocktailparty. Det går trögt! En rykte sprids på partyt. Det bildas klungor runt ryktet. Higgsfältet finns överallt - om det finns En partikel får tröghet - massagenom att växelverka med fältet! Om Higgsfältet finns så finns en Higgspartikel som vi kommer att upptäcka vid LHC!!

Hur kan vi se se Higgspartikeln i ATLAS? Higgspartikeln kan sönderfalla till 2 Z-partiklar, som i sin tur sönderfaller till 4 elektroner/positroner, vars spår vi ser i spårdetektorn och elektromagnetiska kalorimetern.

Vad består Universum av? Atomer - vanlig materia - ca 4%. Beskrivs av Standardmodellen. Mörk energi - någon totalt okänd form av energi som får universums expansion att accelerera. Mörk materia - ca 23%. Vi vet inte vad den består av! Supersymmetri??

Supersymmetri Varje partikel en partner, elektronerna har selektroner och så vidare. Dessa bildades - liksom alla andra partiklar - i big-bang bang De tyngsta sönderfaller, liksom de tyngsta av de vanliga partiklarna Den lättaste l - en slags partner till fotonen - skulle kunna vara stabil och finnas kvar i universum Eftersom vi inte har upptäckt några supersymmetriska partiklar måste de vara ganska tunga kvark gluon elektron neutrino myon foton W Z Higgs skvark gluino selektron sneutrino smyon fotino Wino Zino Higgsino

En supersymmetrisk partner har samma: - laddning - växelverkar som partikeln Supersymmetriska partiklar produceras parvis _ q q gluon _ ~ t ~ t Den lättaste l supersymmetriskas partikeln - LSP -kan inte sönderfalla. ~ t W b ~ b ~ χ o 1 Den här typen av partiklar skulle kunna vara lösningen l på ett kosmologiskt problem: - det verkar som om det finns något därute som vi inte vet vad det är!

ANTIMATERIA Varje kvark och lepton har sin antikvark respektive antilepton. Partikel och antipartikel förintar varandra. Enligt Big Bang teorin skapades universum symmetriskt - lika mycket materia som antimateria. Varför har inte allt förintats? Varför finns vi - bara materia - kvar i universum?

Vart tog antimaterien vägen? Svaret finns kanske inom partikelfysiken: K 0 mesonen oscillerar fram och tillbaka mellan partikel och antipartikel anti-särkvark anti-nerkvark. K 0 K 0 nerkvark särkvark.. Är detta symmetriskt så ger det här ingen förklaring till varför r vi finns, det är lika sannolikt att en partikel blir antipartikel som tvärtom. Men K-systemet är inte symmetriskt! Det är enklare för antipartikeln att oscillera till en partikel än motsatsen. Vid LHC kan vi göra noggranna mätningar av asymmetrien I andra partikelsystem.

Linear Collider Något mer på gång? Linjärkolliderare 15-20 kilometer: total längd 30-40 km

Hadronmaskin - leptonmaskin Cirkulära ra hadron-kolliderare relativt lätt att få höga energier generella i bemärkelsen att man har många olika typer av kollisioner. ställer stora krav på detektorerna, mycket bakgrund Linjära lepton-kolliderare En maskin för upptäckter tekniskt svårare att nå höga energier enklare att ställa in, genom att välja energi. enklare för detektorer, inte så mycket bakgrund En maskin för precisions-studier

Om partikelfysikens frågeställningar: http://www.interactions.org/quantumuniverse/

Spännande framtid Vi ser med spänning och förväntan fram mot att få analysera data från kollisioner i LHC! Vem vet hur vår världsbild kan komma att förändras