wereldwijd Fundamenteel onderzoek Nieuwe deeltjes massa Atlas v

wereldwijd 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 projecten 1

2 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

3 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

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

CERN 5 Europees deeltjesfysica laboratorium 1989 -2000 LEP e+e (88 -209 Ge. V) 2007 -2015 LHC pp (14000 Ge. V) LHCb CMS 8. 8 km Atlas Alice

6 De ‘oude dame’ LEP versneller: Electron op anti-electron bostingen 27 km omtrek Werkzaam tussen 1989 -2000 Zwaartepunts energie: 91 - 207 Ge. V

7 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

8 Werken aan de LHC versneller Circumference 27 km Proton energy 7000 Ge. V Number of bunches 2835 Bunch separation 24. 95 ns Numer of protons/bunch 1. 1 • 1011 Beam current 0. 54 A Beam lifetime 10 hrs Interaction diameter (1 ) 15 m Interaction length (1 ) 5. 6 cm Luminosity 10 nb-1 s-1 Number of dipoles 1296 Dipole field 8. 36 T # of other magnets 2500

Het ATLAS experiment 9 wereldwijde collaboratie 1 m 3 nieuwe deeltjes & fenomenen, Higgs, …………

Massa deeltje: de Higgs Aantal gebeurtenissen 10 computing (GRID) & fysica pp H… ZZ* + + Higgs signaal in 2008? + + invariante massa (Ge. V)

11 ‘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

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

13 De projecten: W boson, Top quark en Higgs deeltje Haakt in op relatie tussen LEP en LHC: Algemeen: Introductie deeltjes fysica aan de hand van CERN, LEP, ATLAS web pages. Zelfstudie deeltjesidentificatie met event displays. 2 keuzes: W bosonen bij LEP of Top Quarks in ATLAS Algemeen: Higgs en andere signalen in ATLAS

14 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 deeltjesfysica via W-boson of Higgs project! Zie ook: http: //www. nikhef. nl/pub/vakgroep/

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

16

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

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

19 Botsingen … Metingen van all botsings-producten met een LEP-detector. Zeer nauwkeurige bepaling eigenschappen van Z 0 en W± deeltjes.

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

21 LHC versneller in oude tunnel van LEP

22 engineering, logistiek & planning

23 Detectie technieken Veschillende ‘sub’-detectoren als ‘uien-schillen’ om de botsing waar te nemen Sporen-kamers Richting van geladen deeltjes Calorimeters Energie meting Muon kamers Meting speciaal voor muonen