eerste resultaten van de large hadron collider op cern paul de jong, uva en nikhef viva fysica 2011
TRANSCRIPT
![Page 1: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/1.jpg)
Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN
Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011
![Page 2: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/2.jpg)
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
![Page 3: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/3.jpg)
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
![Page 4: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/4.jpg)
Proton pakketjes: naald
Dipolen, quadrupolen, versnel-elementen
Bundels samenknijpen bij interaktie-punten
4 interaktie-punten4 grote detectoren
4
![Page 5: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/6.jpg)
ATLAS experiment
25 m
174 instituten/universiteiten uit 38 landen
6
![Page 7: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/8.jpg)
Het Standaard Model
Materie deeltjes
Kracht deeltjes
Higgs deeltje
8
![Page 9: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/9.jpg)
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
![Page 10: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/10.jpg)
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
![Page 11: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/11.jpg)
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
![Page 12: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/12.jpg)
Muon spoor
Sporen vanGeladen deeltjes
Energie in calorimeters
12
![Page 13: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/13.jpg)
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
![Page 14: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/14.jpg)
Calorimeter
Electromagnetisch: Liquid Argon sampling calorimeter
Hadronisch: Staal + scintillator
p0 g
g
sinds 1950
Signalen van p0 8m14
![Page 15: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/15.jpg)
Harde botsingen: “jets”
15
![Page 16: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/16.jpg)
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
![Page 17: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/17.jpg)
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
![Page 18: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/18.jpg)
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
![Page 19: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/19.jpg)
Marcel Vreeswijk (Nikhef/UvA-IoP)
Expected signature:EtMiss2 leptons2 b jets
Top quarkOntdekt in 1995Zwaarste deeltje ooit, 173 GeV
Top quarks19
![Page 20: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/20.jpg)
Van >109 botsingen tot ~500 ttbar
events!
Top quarks
20
![Page 21: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/21.jpg)
top quarks: theorie & experiment
Tevatron @ Fermilab: ~ 4000 top quark events
LHC haalt Tevatron in 2011 in: top quark eigenschappen, massa, produktie
21
![Page 22: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/22.jpg)
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
![Page 23: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/23.jpg)
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
![Page 24: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/24.jpg)
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
![Page 25: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/25.jpg)
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
![Page 26: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/26.jpg)
Het Standaard ModelMaterie deeltjes
Kracht deeltjes
Higgs deeltje
26fermionen
bosonen
![Page 27: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/27.jpg)
fermionen
bosonen?
Supersymmetrie
squarks
sleptons
gluinos
neutralinos
27
![Page 28: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/28.jpg)
Simulatie!
Hoe zoeken we naar supersymmetrie bij de LHC?
In eerste instantie zoeken naar squarks en gluinos 28
![Page 29: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/29.jpg)
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
![Page 30: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/30.jpg)
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
![Page 31: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/31.jpg)
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
![Page 32: Eerste resultaten van de Large Hadron Collider op CERN Paul de Jong, UvA en Nikhef Viva Fysica 2011](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062703/5551a0f04979591f3c8ba8b4/html5/thumbnails/32.jpg)
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