LHC – Large Hadron ColliderWielki 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?

ok. 100m

CERN - życie nad ... i pod ziemia

LHC w schematycznym przekroju

CERN i LHC

tunel LHC(długość 27 km,

ok.100m pod powierzchnią

ziemi) CERN/Meyrin

Lotniskow Genewie

JezioroGenewskie

Układ akceleracyjny w CERN

LHC – wyzwanie dla techniki

Temperatura

T=1.9 K=-271.2 oC

PróżniaP=10-10 Tr

Długość tunelu

akceleratora L=27km

Głębokość tunelu akc.

H=100m

Magnesy nadprzewodzące:Prąd elektryczny: I=11 700 APole magnetyczne: B=8.7 T

CERN/LHC - Large Hardon Collider (Wielki Zderzacz Hadronów)

W tych rurach krążą protony; ich prędkość:v=0.999999991c

Energia: Ep=7 TeVc – prędkość światła

LHC,to prawdziwa księga rekordów

Guinnessa

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

Niektóre dane LHC

LHC, Large Hadron Collider - Wielki Zderzacz Hadronów

...a gdzie zderzenia?

CERN – eksperyment ATLAS

QM2004 Yves Schutz 18

ATLAS

Inner detector

Solenoid 2TEM calorimeter

H calorimeter

detectors

CERN – eksperyment CMS

QM2004 Yves Schutz 20

CMS

• Central tracker• High

resolution EM calorimeter• Hadronic calorimeter

Superconducting solenoid magnet 4T

• Muon spectrometer

• Very forward calorimeters

• ZDC• CASTOR• TOTEM

LHCb

22

Solenoid magnet 0.5 T

Central tracking system:• ITS •TPC• TRD• TOF

MUON Spectrometer:• absorbers

• tracking stations• trigger chambers

• dipole

Specialized detectors:• HMPID• PHOS

Forward detectors:• PMD

• FMD, T0, V0, ZDC

Cosmic rays trigger

ALICE

LHC – wyzwanie dla fizyki

~10-1 m ~10-10 m ~10-15 m?

Początek XX-go wieku

Początek XXI-go wieku

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:oMechanika kwantowa,oChromodynamika kwantowaoTeoria oddziaływań elektrosłabych

•Ma 19 swobodnych parametrów, których wartości nie wyjaśnia.

•Zgadza się z doświadczeniem do ułamków procenta.

1. Skąd się biorą masy cząstek i czemu są takie – jakie są?

2. Czy istnieje bozon Higgsa?

3. Gdzie się podziała antymateria?

4. Gdzie i czym jest niewidoczna część Wszechświata? („ciemna materia i „ciemna energia”)

5. Czy istnieją „skryte” wymiary przestrzeni?

6. Jak formował się wczesny Wszechświat?

7. Jakie są własności kwarków w stanie swobodnym? (Czym jest „plazma kwarkowo-gluonowa”?)

8. Czy istnieją cząstki „supersymetryczne”?

Czego nie wiemy? Kilka przykładów

10 –6 s 10 –4 s 3 min 1.5 *109 lat

Plazma K-G Nukleony Jądra Atomy Dzisiaj

Przyroda

Eksperyment

WielkiWybuch

My chcemy „cofnąć” bieg czasu ...

Zderzenia relatywistycznychprotonów i ciężkich jonów

(przestrzeń)

(czas)

(stan przedrównowagowy)

(plazma kwarkowo-gluonowa

(faza mieszana)

(gaz hadronowy)

(wymrażanie - emisja)Rozwój procesu zderzenia

w czasie i przestrzeni

Diagram fazowy

Tak to wygląda w modelowaniu komputerowym

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

E=mc2BNL, STAR, Au+Au, (100+100 =200) GeV

CERN, ALICE, Pb+Pb, (2700+2700=5400) GeV

400→4000

400→ ?

A czy my tam jesteśmy?

CERN - przed wejściem głównym – flagi państw - członków CERN-u

Tak, jesteśmyjako kraj

Jesteśmy, jako grupaz 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 Universityze studentami Wydziału Fizyki

w naszym pokoju w CERN

Jesteśmy, jako grupaz Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej

Elektronika detektora „T0” eksperymentu ALICE

Michał Olędzki

Marcin Zaręba

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 PWna 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.

foto-tablicana lotniskuw Genewie

CERNNajwiększe 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 !!!

„Jeśli chcesz znaleźć się w miejscu

w którym nigdy nie byłeś,

musisz iść drogą,

którą nigdy nie szedłeś.”

Prof. B. Galwas

Dlaczego właśnie w CERN?

(Wielka) wystawaJak to działa? – LHC – Wielki Zderzacz Hadronów

15-23 listopada 2008Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej

Zapraszamy!

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