LHC – Large Hadron Collider Wielki Zderzacz Hadronów- wyzwanie dla fizyki ... i dla techniki

Niedziela, 6 kwietnia 2008 - „Drzwi Otwarte” LHC w CERN (czas oczekiwania – 3-4 godzin)

LHC – co to takiego?

CERN - życie nad ... i pod ziemia ok. 100m

LHC w schematycznym przekroju

pod powierzchnią ziemi) CERN i LHC Jezioro Genewskie Lotnisko w Genewie tunel LHC (długość 27 km, ok.100m pod powierzchnią ziemi) CERN/Meyrin

Układ akceleracyjny w CERN

LHC – wyzwanie dla techniki

CERN/LHC - Large Hardon Collider (Wielki Zderzacz Hadronów) Głębokość tunelu akc. H=100m LHC, to prawdziwa księga rekordów Guinnessa W tych rurach krążą protony; ich prędkość: v=0.999999991c Energia: Ep=7 TeV c – prędkość światła Długość tunelu akceleratora L=27km Temperatura T=1.9 K= -271.2 oC Magnesy nadprzewodzące: Prąd elektryczny: I=11 700 A Pole magnetyczne: B=8.7 T Próżnia P=10-10 Tr

Niektóre dane LHC Długość obwodu tunelu akceleratora 26 659 m Średnia głebokość tunelu akceleratora 100 m Energia protonów w wiązce 7 TeV Energia jonów w wiązce 2,76 TeV/nukleon Prędkość protonów w wiązce 0,999999991 c Liczba protonów w wiązce 2808 paczek x 1011 Liczba obiegów protonu w akceleratorze na sekundę 11 245 Liczba zderzeń cząstek 600 mln/s Liczba rejestrowanych zderzeń 100/s Czas życia wiązki 10 h Liczba elektromagnesów akceleratora 9 593 Indukcja pola magnetycznego w elektromagnesach dipolowych 8,3 T Temperatura obwodów nadprzewodzących w tych elektromagnesach 1,9 K Ciśnienie w rurze wiązki 10-13atm Koszt akceleratora 4,98 mld CHF Koszt detektorów i gridu (w CERN-ie) 1,53 mld CHF Decyzja o budowie 1994, rozpoczęcie budowy 1998, uruchomienie 2008

LHC, Large Hadron Collider - Wielki Zderzacz Hadronów

...a gdzie zderzenia?

CERN – eksperyment ATLAS

ATLAS m detectors EM calorimeter Solenoid 2T Inner detector H calorimeter QM2004 Yves Schutz

CERN – eksperyment CMS

CMS Very forward calorimeters ZDC CASTOR TOTEM Central tracker High resolution EM calorimeter Hadronic calorimeter Superconducting solenoid magnet 4T Muon spectrometer QM2004 Yves Schutz

LHCb

Specialized detectors: Central tracking system: Solenoid magnet 0.5 T Cosmic rays trigger Forward detectors: PMD FMD, T0, V0, ZDC Specialized detectors: HMPID PHOS Central tracking system: ITS TPC TRD TOF MUON Spectrometer: absorbers tracking stations trigger chambers dipole ALICE

LHC – wyzwanie dla fizyki

Początek XX-go wieku Początek XXI-go wieku ? ~10-1 m ~10-10 m ~10-15 m

Model Standardowy – wspólczesna teoria cząstek elementarnych Własności: Opisuje trzy spośród czterech oddziaływań: elektromagnetyczne, słabe i silne. Nie opisuje oddziaływań grawitacyjnych. Zawiera w sobie wcześniejsze teorie: Mechanika kwantowa, Chromodynamika kwantowa Teoria oddziaływań elektrosłabych Ma 19 swobodnych parametrów, których wartości nie wyjaśnia. Zgadza się z doświadczeniem do ułamków procenta.

Czego nie wiemy? Kilka przykładów Skąd się biorą masy cząstek i czemu są takie – jakie są? Czy istnieje bozon Higgsa? Gdzie się podziała antymateria? Gdzie i czym jest niewidoczna część Wszechświata? („ciemna materia i „ciemna energia”) Czy istnieją „skryte” wymiary przestrzeni? Jak formował się wczesny Wszechświat? Jakie są własności kwarków w stanie swobodnym? (Czym jest „plazma kwarkowo-gluonowa”?) Czy istnieją cząstki „supersymetryczne”?

My chcemy „cofnąć” bieg czasu ... 10 –6 s 10 –4 s 3 min 1.5 *109 lat Plazma K-G Nukleony Jądra Atomy Dzisiaj Przyroda Eksperyment Wielki Wybuch

Zderzenia relatywistycznych protonów i ciężkich jonów

Rozwój procesu zderzenia (stan przedrównowagowy) (wymrażanie - emisja) Rozwój procesu zderzenia w czasie i przestrzeni (czas) (gaz hadronowy) (faza mieszana) (plazma kwarkowo- gluonowa (stan przedrównowagowy) (przestrzeń)

Diagram fazowy

Tak to wygląda w modelowaniu komputerowym

A jak to jest w rzeczywistości? (to już nie komputer, to „zdjęcie” cyfrowe)

CERN, ALICE, Pb+Pb, (2700+2700=5400) GeV BNL, STAR, Au+Au, (100+100 =200) GeV E=mc2 400→4000 400→ ? CERN, ALICE, Pb+Pb, (2700+2700=5400) GeV

A czy my tam jesteśmy?

CERN - przed wejściem głównym – flagi państw - członków CERN-u Tak, jesteśmy jako kraj

Jesteśmy, jako grupa z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej

Dr Radomir Kupczak ze studentami Wydziału Fizyki w naszym pokoju w CERN

Dr Adam Kisiel – obecnie post-doc w Ohio State University ze studentami Wydziału Fizyki w naszym pokoju w CERN

Elektronika detektora „T0” eksperymentu ALICE Jesteśmy, jako grupa z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej Marcin Zaręba Michał Olędzki

Dyskusję na temat baz danych dla detektora ALICE (z udziałem studentów wydziałów: EiTI, MiNI i Fizyki) prowadzi w CERN dr Wiktor Peryt

„Off-line tutorial” – studenci Wydziału Fizyki PW na szkoleniu dotyczącym stystemu GRID w CERN

Uczniowie z Liceum w Radomiu przy eksperymencie ALICE, 27 maja 2008r; oprowadza ich mgr inż. Marek Chojnacki, absolwent Wydziału Fizyki PW, a obecnie doktorant w NIKEF (Utrecht)

A czy „zwykłemu człowiekowi” to się na co przyda? nowe materiały, nowe technologie, nowe urządzenia pomiarowe, zastosowania w medycynie, zastosowania w komunikacji, zastosowania w energetyce, zastosowania w ochronie środowiska ...

Przykład 1.

Maj, 2008 – studenci Wydziału Fizyki PW na lotnisku w Genewie Przykład 2. Maj, 2008 – studenci Wydziału Fizyki PW na lotnisku w Genewie

CERN FIZYKA ! ... foto-tablica na lotnisku w Genewie nie biznes, Największe w świecie laboratorium fizyki, gdzie narodził się World Wide Web... ... 5 minut stąd! nie biznes, nie przemysł, nie polityka... ... FIZYKA ! Stworzyła potrzebę i znalazła rozwiązanie, z którego korzysta teraz cały świat !!!

Dlaczego właśnie w CERN? „Jeśli chcesz znaleźć się w miejscu w którym nigdy nie byłeś, musisz iść drogą, którą nigdy nie szedłeś.” Prof. B. Galwas

Jak to działa? – LHC – Wielki Zderzacz Hadronów (Wielka) wystawa Jak to działa? – LHC – Wielki Zderzacz Hadronów 15-23 listopada 2008 Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej Zapraszamy!

Dziękuję za uwagę. Jan Pluta, pluta@if.pw.edu.pl