Leerstoel Hoge Energie Fysica Docent Bob van Eijk

Leerstoel Hoge Energie Fysica Docent: Bob van Eijk en Leerstoel presentatie Universiteit Twente 14 Oktober 1998 UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 1

Inhoud • Onderwijs aan de – Het vakgebied Hoge Energie Fysica – College 1998/1999 • Onderzoek bij het – Het experiment bij de LHC op CERN – Stage en afstudeermogelijkheden bij het UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 2

Het vakgebied Hoge Energie Fysica “Het bestuderen van wisselwerkingen tussen deeltjes” • • Elektromagnetisme: bijv. elektronen Sterke wisselwerking: atoomkernen Zwakke krachten: radioactiviteit Gravitatie: planetenstelsels etc. fotonen gluonen W+, W-, Z 0 graviton “Kunnen we een verband leggen tussen de macroscopische en microscopische wereld ? ” “Elementaire deeltjes” “Oerknal Theorie” UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 3

Het ontstaan van het heelal: “De Oerknal” UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 4

College 1998/1999 • College: “Hoofdstukken uit de Hoge Energie Fysica” – – – – Code: 141125 (zie studiegids voor details) 3 SP Donderdag 3 december (7/8), vrijdag 4 december (3/4) 2 * 2 uren (donderdag en vrijdag) Opgaven worden uitgereikt tijdens het college Mondeling tentamen in overleg Beoordeling: middeling resultaten opgaven & tentamen Leermateriaal: • Boek: W. J. Griffiths, Introduction to elementary particles, Wiley, ISBN 0 - 471 60386 - 4 • Kopie van de transparanten wordt uitgereikt tijdens het college UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 5

De Large Hadron Collider (LHC) • Proton-proton botser: 7 Tera (1012) e. V per proton bundel in 2005 Lengte van de LHC (LEP) - ring: 26. 66 km UT, Enschede, 14/10/'98 4. 7 * 1014 protonen per bundel Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 6

De Large Hadron Collider (LHC) • Proton-proton botser: 7 Tera (1012) e. V 0. 99991 * snelheid van het licht UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 7

ATLAS A Toroida. L Apparatu. S • Detector om zoveel mogelijk verschillende deeltjes te detecteren – het meten van de energie en impuls (en teken van de lading) van elektronen, fotonen, protonen, neutronen etc. – het identificeren van een veelheid van deze deeltjes – het meten van “missende energie” (aan detectie ontsnappende deeltjes …) • Vereist: – – uitstekende tracering van geladen deeltjes in de ruimte (impuls) uitstekende calorimeter om energie van elektronen en fotonen te meten goede calorimeter om energie van protonen etc. te meten bovendien: uitstekende groepering van de verschillende sub-detectoren UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 8

De ATLAS detector 12 m 32 m UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 9

Onderzoek voor bij het • Het muon ( ) detectie systeem – ontwerp en constructie van 96 centrale ‘buitenste detectoren’ • Data acquisitie en botsing selectie (trigger) – ontwerp en constructie van gecompliceerde data-pad architectuur (140 miljoen kanalen welke ~ 120 GByte/s aan data produceren) – ontwikkeling van selectie-algoritmen (software) om de eerste niveau (hardware) trigger-frequentie te reduceren (100 k. Hz ~ 10 k. Hz) • Simulatie en reconstructie van proton botsingen – software engineering; Object ge. Oriënteerd (OO) • Centrale detector voor het volgen van geladen deeltjes – ontwerp en constructie voorwaartse schijven met silicium strippen detectoren – ontwerp en constructie van pixel sensoren UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 10

Het muon detectiesysteem voor RASNIK systeem RASNIK masker UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 11

Geladen deeltjes detecteren in 2 T solenoidal B-field 30<R<60 [cm] 60<R<120 [cm] 4<R<16 [cm] Cylindrisch volume: 8 m 3 ( 2. 2 m, L=7 m) UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 12

“Silicon” strip detectoren UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 13

“Silicon” pixel detectoren Uitleesfrequentie: 40 MHz UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 14

Reconstructie sporen van geladen deeltjes UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 15

Meerdere stage en afstudeermogelijkheden. . . • Hoge stralingsniveaus dicht bij het interactiepunt van de bundels in ATLAS – silicium detectoren op kleine afstand raken beschadigd – onderzoek naar alternatief sensormateriaal: diamant • Bundel-telescoop – apparaat om strip and pixel detectoren te testen in deeltjesbundel • Snelle “microtrack” afbeelding m. b. v. pixelsensoren – Training & Mobility of young Researchers (TMR) – samenwerking met de industrie • Simuleren van fysicamodellen op de computer – onderzoek naar eigenschappen van het top quark – onderzoek naar mogelijke nieuwe wisselwerkingen (bijv. SUSY) UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 16

34 m Diamant: 100 m 330 m UV-laser scan: Vcc signal ionization bias voltage UT, Enschede, 14/10/'98 charged particle Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 17

Bundeltelescoop: UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 18

TMR programma: “microtrack imaging” Samenwerking: UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 19

Computer simulatie van een botsing waarbij bottomquarks geproduceerd worden en vervallen binnen de ATLAS detector UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 20

Rondleiding bij het • Wanneer ? – • Waar ? – Kruislaan 409 – 1098 SJ Amsterdam • Programma ? – – video’s over CERN (Genève) en de ZEUS detector (Hamburg) bezoek R&D activiteiten en elektronen-versneller ontmoetingen met afstudeerders, promovendi en staf borrel en hapje • Meer informatie ? – Bob van Eijk: vaneijk@nikhef. nl, http: //www. nikhef. nl/user. local/u 86/index. htm – NIKHEF: http: //www. nikhef. nl UT, Enschede, 14/10/'98 Leerstoel Hoge Energy Fysica, Bob van Eijk 21