20052006 Fundamenteel onderzoek Nieuwe deeltjes massa Atlas v

2005/2006 Fundamenteel onderzoek: Nieuwe deeltjes & massa (Atlas) v Materie antimaterie (LHCb) v Quark-gluon plasma (Alice) v Astrodeeltjes fysica (+ astronomen) v L H C Deze voordracht: • Standaard Model • CERN deeltjesversnellers LEP en de LHC • ATLAS detector • 2 de jaars W-boson en Top-quark projecten 1

Elementaire bouwstenen ondeelbaar sinds 1974 neutron proton kern ondeelbaar sinds 1897 elektron quarks atoom

Elementaire deeltjes I II III t 176300 u 3 c 1200 d 7 s 120 0. 511 0 e e 106 0 b 1777 0 4300 1 Me. V 1. 78266173 10 30 kg

Standaard Model Massa? Symmetrie breking Higgs deeltje! Geef “vacuüm” waarin wij ons bevinden structuur! LET OP: V( ) =v/ 2 =0 Higgs mechanisme is een hypothese. 114 Ge. V < Massa < 200 Ge. V in bereik van LHC Þ deeltjes krijgen massa nieuw deeltje: de Higgs Anders: STANDARD MODEL

Standaard Model (SM) Beschrijft wisselwerkingen quarks en leptonen, d. m. v. uitwisseling krachtendeeltjes In SM: • Sterk • Electromagnetisch • Zwak • (+Higgs veld) Niet in SM: • Gravitatie

Experimenten Instrumenten voor onderzoek naar kleinste structuren (<femto-meter) zijn kilometers groot: deeltjesversnellers+detectoren. Deze femto-technologie is o. a. mogelijk op CERN. Op CERN 1. Precisie onderzoek Standaard Model: LEP versneller + detectoren (1989 -2000) 2. Zoekmachine o. a. Higgs deeltje: LHC verneller en ATLAS detector. (2007 – 2020)

CERN Europees deeltjesfysica laboratorium LEP versneller: 1989 -2000 LEP e+e (88 -209 Ge. V) Electron op anti-electron bostingen 27 km omtrek Werkzaam tussen 1989 -2000 Zwaartepunts energie: 91 - 207 Ge. V

een LEP detector Veschillende ‘sub’-detectoren als ‘uien-schillen’ om de botsing waar te nemen

‘Event Display’ Botsingen met W± deeltjes Analyse van o. a. dit soort botsingen heeft geleid tot een groot vertrouwen in het zgn ‘Standaard Model’

Status nu na LEP, voor LHC • Standaard Model geeft ongelooflijk nauwkeurige beschrijving van LEP resultaten: relatie tussen Z en W massa. • Gevoelig voor hogere orde quantum processen, die Higgs deeltje veronderstellen om de metingen kloppend te krijgen. • Met TEVATRON meting van Top quark massa voorspelling Higgs massa mogelijk. Higgs deeltje is nodig voor SM LHC versneller en ATLAS detector

CERN-LHC Europees deeltjesfysica laboratorium 2007 -2015 LHC pp (14000 Ge. V) LHCb CMS 8. 8 km Atlas Alice

LHC versneller in oude tunnel van LEP

Het ATLAS experiment wereldwijde collaboratie 1 m 3 nieuwe deeltjes & fenomenen, Higgs, …………

ATLAS, medio 2007 klaar!

Detectie technieken Veschillende ‘sub’-detectoren Sporen-kamers Richting van geladen deeltjes Calorimeters Energie meting Muon kamers Meting speciaal voor muonen

Aantal gebeurtenissen Massa deeltje: de Higgs computing (GRID) & fysica pp H… ZZ* + + Higgs signaal in 2008? + + invariante massa (Ge. V)

Wat kunnen we leren Why LHC and why Atlas? van LHC / ATLAS?

‘No loose’ theorema voor LHC We vinden het Higgs deeltje bij LHC. SM ok (? ) We vinden het Higgs deeltje niet bij LHC Er is iets serieus mis met begrip van het Standaard Model en dit is observeerbaar bij LHC n n Als het Higgs deeltje niet bestaat, gaat er iets mis met verstrooiing van WW deeltjes bij CM energy ~ 1. 5 Te. V Nieuwe, vooralsnog onbekende dynamica moet dit verhelpen; een prachtige manier om de natuur beter te leren kennen. Supersymmetrie, Extra dimensies, Black Holes

Spectakel LHC als echte ‘ontdekkings’ machine Ongekend grote energieen; “Terra icognita” Mogelijke spectaculaire gebeurtenissen Creatie en verval van een klein zwart gat…

De projecten: W boson, Top Quark Haakt in op relatie tussen LEP en LHC: W massa, Top quark massa en zoektocht Higgs deeltje of nieuwe fysica Algemeen I: Introductie deeltjes fysica aan de hand van CERN, LEP web pages. Zelfstudie deeltjesidentificatie met event displays. W boson project: bestudeer echte LEP meetgegevens en meet de W massa. Wat is jouw voorspelde Higgs massa? Top quark project: bestudeer gesimuleerde ATLAS meetgegevens en reconstrueer top quark events. • Algemeen II: Gezamenlijk verder met gesimuleerde meetgegevens: Higgs reconstructie en/of exotische processen, etc. . .

Conclusie LEP heeft ziin diensten bewezen. LHC/ATLAS zal een nieuwe zoektocht beginnen in 2007. NIKHEF/UVA werkt mee aan het front van de wetenschap Maak kennis met experimentele deeltjesfysica via Wboson of Top-quark project! Zie ook: http: //www. nikhef. nl/pub/vakgroep/