LHC – Large Hadron Collider

Prezentacja na temat: "LHC – Large Hadron Collider"— Zapis prezentacji:

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

2

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

4 LHC – co to takiego?

5

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

7 LHC w schematycznym przekroju

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

9 Układ akceleracyjny w CERN

10 LHC – wyzwanie dla techniki

11 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= c Energia: Ep=7 TeV c – prędkość światła Długość tunelu akceleratora L=27km Temperatura T=1.9 K= oC Magnesy nadprzewodzące: Prąd elektryczny: I= A Pole magnetyczne: B=8.7 T Próżnia P=10-10 Tr

12 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, 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

13

14 LHC, Large Hadron Collider - Wielki Zderzacz Hadronów

15

16 ...a gdzie zderzenia?

17 CERN – eksperyment ATLAS

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

19 CERN – eksperyment CMS

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

21 LHCb

22 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

23

24

25 LHC – wyzwanie dla fizyki

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

27

28

29 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.

30 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”?

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

32 Zderzenia relatywistycznych
protonów i ciężkich jonów

33 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)

34 Diagram fazowy

35 Tak to wygląda w modelowaniu komputerowym

36

37

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

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

40 A czy my tam jesteśmy?

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

42 Jesteśmy, jako grupa z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej

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

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

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

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

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

48 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)

49 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 ...

50 Przykład 1.

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

52 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 !!!

53 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

54 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!

55 Dziękuję za uwagę. Jan Pluta,