Utbildningsutmaningar för ATLAS-experimentet Erik Johansson Stockholms universitet 1
Projektledare Michael Barnett Lawrence Berkeley Nat. Lab. Erik Johansson Stockholms universitet 2
ATLAS utmaningar 1. Riktiga data och teknologiska utmaningar 2. Nya arenor -Youtube, Hollywoodfilm och mikroskopiska, svarta hål 3. Att göra det osynliga synligt (och intressant) 3
Före ATLAS Hands on CERN och partikelkollisioner från DELPHI-experimentet 4
Learning with ATLAS Partikelkollisioner från ATLAS Learning with ATLAS@CERN http://www.learningwithatlas-portal.eu/sv 5
Studenter och ATLAS Delta i ett världsomfattande partikelfysikexperiment Utforska den osynliga partikelvärlden Använd samma data, verktyg och metoder som fysikerna 6
Partikelkollisioner i ATLAS Datatagning december 2009 En neutral särpartikel som producerats i en proton-proton kollision, och sönderfaller i ATLAS Inre detektor. Studenter kan bestämma partikelns massa och livstid http://www.learningwithatlas-portal.eu/sv 7
Lite relativitetsteori Rekonstruera osynliga partiklar E 2 = p 2 c 2 + m 2 c 4 Vilo-energi: E = mc 2 M = (E 2 /c 4 - p 2 /c 2 ) där E är den totala energin och p är totala rörelsemängden (vektorsumman) för de producerade partiklarna 8
ATLAS Education and Outreach Sep 2010 9
Feedback Liten grupp studenter på Stockholms universitet och KTH (fysiker och biologer) Feedback: 1 håller inte med, 5 håller helt med Tyckte om projektet 3.8 (biol) Tyckte om övningen 3.0 (biol) 4.6 (fys) 5.0 (fys) Rek. till andra 3.6 (biol) 4.8 (fys) Det var inte svårt (biol + fys) ATLAS Education and Outreach Sep 2010 10
ATLAS real event
Fysik med ATLAS 12
ATLAS på andra arenor ATLAS på andra arenor Webben, YouTube och Hollywoodfilm 13
ATLAS hemsida 14
15
Five minutes about the LHC. Much filmed inside ATLAS cavern (with a few enhancements ). Film is now on DVD with an extra about CERN and ATLAS 16
Angels & Demons 17
1/2 gram antimateria ½ g antimateria är en ofantlig mängd Kommer att ta ATLAS 10 miljoner år att producera den Svårt att sätta i en container och transportera 1 g materia motsvarar omkring 6 10 14 J. Samma storleksordning som en atombomb från andra världskriget 18
ATLAS och antimateria Antimateria och andra mysterier i ATLASexperimentet 24 sidig brochyr 19
Antimateria och andra mysterier CERN lab in Geneva, Switzerland 27 km around ATLAS 100 meters underground 20
Mikroskopiska svarta hål 14 TeV kollisioner vid den stora Hadronkollideraren Motsvarar omkring 3 10-23 kg Ett stellärt svart hål > 10 solmassor, 2 10 31 kg Speciellt lätta svarta hål utsänder Hawking strålning Hawking 1974 Ett mikroskopiskt svart hål skulle evaporera ögonblickligen Det skulle inte sätta i sig CERN, Geneve, Europa... Men för journalister är världens undergång en utmärkt historia. 21
Simulering av mikroskopiskt svart hål
CERN-projekt för lärare Det finns flera, men det mest populära är: En vecka på CERN med lärare från samma land Föreläsningar ofta på modersmålet Träffa flera svenska forskare Besök på ATLAS, kontrollrum för LHC, antimaterialabbet... Finns möjlighet att bo på CERN (CERN hostel) Buss/spårvagn till Geneve tar 25 minuter Behövs en grupp på 30-40 lärare http://education.web.cern.ch/education/ Ledare på CERN: Mick Storr 23
Summering Partikelkollisioner i ATLAS intresserar både unga och gamla - en del teknikaliteter måste man vara beredd på för att själv utforska partikelkollisioner Lite praktisk relativitetsteori är inte så knepigt som massoch energiformeln kan verka Att synliggöra det osynliga och dagens fysik är en stor utmaning De nya arenorna webben, YouTube, Hollywood- film skapar oväntade utmaningar - men också exceptionella möjligheter 24
Studentprojekt Vad är antimateria? Hur kan antimateria produceras i ATLAS? Hur skulle man kunna transportera antimateria? Hur mycket energi motsvarar 1 g of materia (½ g antimateria och ½ g materia)? Hur jämförs det med en atombomb? Hur många människors årliga energikonsumtion motsvarar det? Hur mycket massa motsvarar 7+7 TeV energi? Jämför det med ett stellärt svart hål. 25
Studenter och ATLAS Delta i ett världsomfattande partikelfysik-experiment Utforska den osynliga partikelvärlden Använd samma data, verktyg och metoder som fysikerna Vår omgivning är uppbyggd av u och d kvarkar (protoner och neutroner) och elektroner, men så har det inte alltid varit. Vid Big Bang behövdes andra partiklar och kvarkar för att någon materia skulle överleva den stora annihilationen. Utan de här kvarkarna, skulle det inte ha blivit några galaxer, planeter och människor: Som särpartiklarna som innehåller en särkvark 26