Upload
matthias-hendrickx
View
216
Download
0
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN
Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011
20 November 2009: de LHC is “back in business”23 November 2009: eerste p-p botsingen14 December 2009: p-p botsingen 1.18 + 1.18 TeV30 Maart 2010: p-p botsingen 3.5 + 3.5 TeVApril-oktober 2010: p-p run 8 November 2010: Pb-Pb botsingen
~ 1 miljard p-p botsingen geregistreerd
2
Pakketjes van 1011 protonen
Oktober 2010: 348 + 348 pakketjes(Later: 2808 + 2808)
Injektie in de LHC: 450 GeVVersnellen tot 3.5 TeV (later: 7 TeV)
Cruciale parameter: luminositeitDoel 2010: 1032 cm-2 s-1 Doel bereikt
Piek luminositeit105
3
Proton pakketjes: naald
Dipolen, quadrupolen, versnel-elementen
Bundels samenknijpen bij interaktie-punten
4 interaktie-punten4 grote detectoren
4
ATLAS experiment
25 m
174 instituten/universiteiten uit 38 landen
6
Het Standaard Model
Materie deeltjes
Kracht deeltjes
Higgs deeltje
8
Een (anti)proton is een zak quarks en gluonen (partonen)
Een harde pp botsing: botsing tussen partonen
Typisch 2 a 3 p-p botsingen per “bunch crossing”Meeste botsingen “soft”: schampschotenSlechts een fractie is interessant (Higgs: 1 : 1010)
Energie per botsing = 2P√(x1x2)
9
W,Z bosons
Top quarks
Higgs
Totaal (“soft”)N = L . sN = # eventsL = luminositeits = werkzame doorsnede
2010: ~ 106 p-p botsingen / sec
“Trigger”: real time selectie~ 300 botsingen/sec geregistreerd(450 Mbyte/sec naar disk)
10
2010: ~ 5000 Tbyte dataGekopieerd naar 10 grote analyse centra (o.a. Nikhef/SARA, Amsterdam Science Park)Verdere distributie naar instituten data analyse op PC’s en laptops
11
Muon spoor
Sporen vanGeladen deeltjes
Energie in calorimeters
12
1 m
Inner Tracker
Ks
p-
p+
Kaon ontdekking: 1947
Pixel detector (80M kanalen, 50x400 μm)Silicon strips (6M kanalen, 80 μm pitch)TRT (350k kanalen)
Impuls meting in 2 T magnetisch veld
Detectie van geladen deeltjes
13
Calorimeter
Electromagnetisch: Liquid Argon sampling calorimeter
Hadronisch: Staal + scintillator
p0 g
g
sinds 1950
Signalen van p0 8m14
Harde botsingen: “jets”
15
Marcel Vreeswijk (Nikhef/UvA-IoP)
Physics signals show up!
Muon spectrometer:1200 muon kamers350k drift buizen(“air core” toroidaal veld 0.5 T)
Ontworpen voor TeV muonen
Z bosonCERN, 1983Mass: 91.19 GeV
Muon Spectrometer 16
Marcel Vreeswijk (Nikhef/UvA-IoP)
m+
m-
? mass
Z werkzame doorsnede in nieuw domain=7TeV
1960
1963
1977
1974
1983
Muon-muon resonanties ?
Invariante massa van 2 muonen 17
W decays to muon + (unseen) neutrino. Missing transverse energy.
mnW
q
q’g
Transverse W mass: m
nMissingTransverse energy
W bosonen
~ 250000 verzameld in 201018
Marcel Vreeswijk (Nikhef/UvA-IoP)
Expected signature:EtMiss2 leptons2 b jets
Top quarkOntdekt in 1995Zwaarste deeltje ooit, 173 GeV
Top quarks19
Van >109 botsingen tot ~500 ttbar
events!
Top quarks
20
top quarks: theorie & experiment
Tevatron @ Fermilab: ~ 4000 top quark events
LHC haalt Tevatron in 2011 in: top quark eigenschappen, massa, produktie
21
Eerdere resultaten van zoektochten van:
LEP: e+e- , √s = 200 GeV (CERN) Tevatron: p anti-p, √s = 2 TeV (Fermilab)
Is 7 maanden LHC competitief met 25 jaar Tevatron?
Geintegreerde luminositeit:
Tevatron: 10 fb-1
(verwacht 10000 events voor σ = 1 pb)
LHC: 0.04 fb-1 (verwacht 40 events voor σ = 1 pb)
22
Zoeken naar nieuwe deeltjes
Ja, door de hogere energie
Higgs deeltje: staat centraal in Standaard Model
Standaard Model: unificatie zwakke / electromagnetische int.
Higgs deeltje geeft massa aan Z en W deeltjes
Maar Higgs massa zelf is onbekend!
23
2010: niet voldoende data
2011: betere vooruitzichten
Bij absentie van signaal: exclude 130 GeV < mH < 400 GeV
Bij signaal: ontdekking mogelijk voor 135 GeV < mH < 180 GeV
5 fb-1 nodig om gat met LEP te dichten
24
uitsluiting
ontdekking
Jet-jet resonanties
Gevoelig voor “excited quarks”: q* q + gluon
Met 3.1 pb-1 zetten we een limiet op de massa van excited quarks:
m(q*) > 1.53 TeV @95% CL
(Tevatron: 0.8 TeV) 25
Het Standaard ModelMaterie deeltjes
Kracht deeltjes
Higgs deeltje
26fermionen
bosonen
fermionen
bosonen?
Supersymmetrie
squarks
sleptons
gluinos
neutralinos
27
Simulatie!
Hoe zoeken we naar supersymmetrie bij de LHC?
In eerste instantie zoeken naar squarks en gluinos 28
Vers van de pers:
Nog geen aanwijzingen voor squarks/gluinos in 2010 LHC data … Limieten overtreffen eerdere experimenten
Som van energie van alle jets, leptonen en missende energie (GeV)
29
Pb Pb botsingen
(November 2010)
Pb: 82 protonen 126 neutronen
Centrale botsing:Nucleonen “smelten” tot quark-gluon plasma
Fase overgang in hadronische materie
Vermoedelijk ook ~ 10-6 s na de oerknal
30
UvA studenten kunnen meedoen in de zoektocht!
UvA volwaardig lid van ATLAS experiment
Kansen voor: bachelor projekten master projekten zomerstudent op CERN promotieplaatsen
-- meebouwen aan detektoren-- achter de knoppen zitten op CERN-- programmeren-- analyse van LHC botsingen
31
Vooruitzichten:
18 maart: masterclass voor bovenbouw VWO, zie http://www.nikhef.nl bestuderen van echte LHC botsingen hands-on oefeningen
LHC werkt fantastisch, maar we zijn nog maar net begonnen!Nog veel meer data in de pipeline, bij hogere energie
LHC run 2011: start 21 februari 2011 energie: 3.5 TeV of 4 TeV per bundel data sample 25 (of meer) keer zo groot als in 2010 waarschijnlijk ook 2012
2013: implementeren verdere beveiliging van magneten klaarmaken voor energie van 7 TeV per bundel
>2014: lange LHC run met 7 TeV per bundel, veel luminositeit
32