Experiment ATLAS. Shluky protiběžných částic se srážejí každých 25 ns. tj. s frekvencí. Počet kanálů detektoru je 150 mil.

Transkript

1 Experiment ATLAS Shluky protiběžných částic se srážejí každých 25 ns tj. s frekvencí 40 MHz Počet srážek 40 MHz x 20 = 800 milionů / s Počet kanálů detektoru je 150 mil. Po 1. úrovni rozhodování (L1 trigger) khz (rozhodnutí do 2.5 μs) Po 2. úrovni rozhodování (L2 trigger) 2 khz (rozhodnutí do 10 ms) Po částečné rekonstrukci ( fyzika ) 140 Hz Standardní velikost případu je 1.6 MB 250 MB/s

2 došlo v CERN k významné události Na několika spuštění experimentech LHC v CERN se podílí přes 100 fyziků a inženýrů z ČR z Fyzikálního ústavu a dalších ústavů AV ČR, Univerzity Karlovy, ČVUT i dalších institucí

3

4 Největší urychlovač světa LHC (Large Hadron Collider) v CERN po jistých komplikacích obnovil v listopadu 2009 činnost 30. března 2010 dosáhl rekordní energie srážek od té doby neustále zvyšuje intenzitu svazků a úspěšně nabírá data

5 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat k čemu to všechno je - co se můžeme díky LHC dovědět nového o našem světě

6 CERN, Evropská organizace pro jaderný výzkum založená v roce 1954

7 s CERN spolupracuje polovina všech fyziků světa zabývajících se částicemi sdružuje 2O členských evropských zemí, mnoho dalších spolupracuje (USA, Japonsko, Rusko, Indie ) je největší laboratoř částicové fyziky na světě

8

9 Česká republika je členskou zemí CERN od roku 1993

10 Během listopadu 2009 byl v CERN znovu uveden Na několika do provozu experimentech urychlovač v LHC CERN se podílí přes 100 fyziků a inženýrů z ČR z Fyzikálního ústavu a dalších ústavů AV 30. ČR, března Univerzity 2010 Karlovy, se v LHC ČVUT poprvé i dalších srazily protony institucí při dosud rekordní energii 2x3,5 TeV = 7 TeV Od té doby pokračuje nabírání dat, zvyšuje se intenzita svazků

11 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat co víme o mikrosvětě a co se (možná) díky LHC dovíme

12 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat k čemu to všechno je - co se můžeme díky LHC dovědět nového o našem světě

13 Urychlovače udělují energii nabitým částicím (jako elektrony nebo protony) pomocí elektromagnetického pole. Fyzikové nechávají tyto částice srážet. V LHC jsou protony urychlovány na voltů

14 LARGE HADRON COLLIDER obvod 27 km umístěn v tunelu cca 100 m pod zemí (po urychlovači LEP) urychluje vstřícné svazky protonů na dosud nejvyšší energie celková energie jedné srážky v počáteční fázi ( ) je 7 TeV (= x klidová hmotnost protonu) ve 4 místech na obvodu dochází ke srážkám, jejichž výsledky zaznamenávají detektory experimentů ATLAS, CMS, ALICE a LHCb

15 LARGE HADRON COLLIDER

16

17

18

19

20

21

22

23 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat co víme o mikrosvětě a co se (možná) díky LHC dovíme

24 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat k čemu to všechno je - co se můžeme díky LHC dovědět nového o našem světě

25

26

27

28 Ztráta supravodivosti v sektoru, roztavení spoje, vznikl elektrický oblouk, který prorazil stěny izolace. Prudké ohřátí, expanze a únik helia. Uvolnilo se okolo 400 MJ energie (ekvivalent ~95 kg TNT), uniklo ~6 tun helia. Tlaková vlna se šířila oběma směry, posun komponent až o 50 cm. Poškození svazkové trubice, jejím naplnění vzduchem a nečistotou Poškozena oblast o délce ~700 m, na povrch bylo nutno vynést a opravit nebo nahradit 51 magnetů.

29 Celkové poškození bylo horší, než se na počátku odhadovalo Během odstraňování škod byla provedena řada testů, což přispělo k lepšímu pochopení toho, co se stalo Díky tomu mohla být provedena řada opatření, která riziko podobné události minimalizují To - zlepšená ovšem zabralo metoda nějaký měření čas. odporu Také spojů bylo (jde rozhodnuto o ~nω) začít exprimenty s menší energií - nový svazků systém než monitorování původně plánovanou teploty spojů - zlepšení Quench Protection System - silnější ukotvení magnetů v podlaze - zlepšení systému bezpečnostních tlakových ventilů v rozvodu kaplného helia (budou schopné zvládnout 40 kg/s, při nehodě hodnoty 20 kg/s

30 energie protonu rychlost v jednotkách c 1 ev MeV (10 6 ev) GeV (10 9 ev) TeV (10 12 ev) TeV

31 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat co víme o mikrosvětě a co se (možná) díky LHC dovíme

32 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat k čemu to všechno je - co se můžeme díky LHC dovědět nového o našem světě

33

34

35 Experiment ATLAS

36

37

38

39

40

41 Podzim 2005

42 Podzim 2006

43 Jaro 2007

44

45

46

47

48

49

50

51 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat co víme o mikrosvětě a co se (možná) díky LHC dovíme

52 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat k čemu to všechno je - co se můžeme díky LHC dovědět nového o našem světě

53

54 Jedna ze 14 sekcí nesla název Early Experience and Results from LHC 20 příspěvků 5 ze 40 vystoupení na plenárním zasedání Referát o dosavadním fungování a perspektivách LHC (S. Myers) Referáty o fungování a dosavadních výsledcích všech 4 eperimentů na LHC (předneseny mluvčími) Tisková konference Jak se dalo očekávat, nebyly oznámeny žádné převratné výsledky (na to byla příliš krátká doba a tudíž příliš málo zaznamenaných dat), nýbrž: Zprávy o solidním fungování urychlovače a detekčních systémů Fyzikální výsledky, o nichž bylo referováno, lze charakterizovat jako Znovuobjevování standardního modelu

55

56

57

58

59 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat co víme o mikrosvětě a co se (možná) díky LHC dovíme

60 CERN urychlovač LHC jisté komplikace experimenty na LHC účast fyziků z FZÚ - ATLAS současný stav nabírání dat k čemu to všechno je - co se můžeme díky LHC dovědět nového o našem světě

61 Výsledky srážek se zaznamenají a srovnávají s představami teorie - jaké částice vzniknou jak se dále rozpadají... Teorie popisující základní částice a síly mezi nimi, jak jim dnes rozumíme, se nazývá standardní model

62 jádro je krát menší než atom nejmenší struktury, které zatím dokážeme pozorovat, jsou ještě krát menší

63 Fundamentální částice hmoty všechnu běžnou hmotu okolo nás tvoří částice z první generace ke každé částici hmoty existuje antičástice První generace

64 Základní síly (interakce): gravitační elektromagnetická nosič: foton náboj: elektromagnetický působí na všechny částice kromě neutrin kvantová elektrodynamika slabá silná nosiče: částice W a Z náboj: slabý působí na všechny částice elektroslabá teorie nosič: gluony náboj: barevný působí na kvarky kvantová chromodynamika

65 Základní síly (interakce): gravitační elektromagnetická nosič: foton náboj: elektromagnetický působí na všechny částice kromě neutrin kvantová elektrodynamika slabá silná nosiče: částice W a Z náboj: slabý působí na všechny částice elektroslabá teorie nosič: gluony náboj: barevný působí na kvarky kvantová chromodynamika

66

67

68 Co se možná dovíme? proč mají právě takové hmotnosti, jaké pozorujeme / bude objevena Higgsova částice? proč je víc hmoty než antihmoty? co je temná hmota a energie ve vesmíru? proč je gravitace tak slabá? žijí některé částice ve vyšších dimenzích?