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2 TeV = 2000 GeV = energía aproximada de un mosquito en vuelo 7thCM -11-3-2011
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Materia ordinaria
Siglo XIX (Dalton)
Grecia clásica
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Siglo XIX (Mendeleev)
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¿Qué es la materia? Materia
ordinaria
Atomo,
a comienzos del Siglo XX
Thomson Rutherford 7thCM -11-3-2011
Bohr Alberto Ruiz Jimeno (IFCA)
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¿Qué es la materia? Materia
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-10
ordinaria
Núcleo,
a mediados del Siglo XX
m,
(0.0000000001 metros)
núcleos y
electrones
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10 m, protones y neutrones 10 7thCM -11-3-2011
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m, quarks 7
Materia
ordinaria
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u
La revolución de las Partículas
d νe
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c
t
1976
1995
s
b
1947
1978
Seis quarks
νμ
ντ
1956
1963
2000
e
μ
τ
1895
1936
1973
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Seis leptones9
Neutrinos
Foto del Sol usando neutrinos
Solares: 6.65 x 1010 /cm2/sec 7thCM -11-3-2011
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−
−
−
−
R R R R
~ 10-15 m ~ 10-17 m ~ 10-10 m > 106 m
(fuerte) Mediador: gluones (débil) Mediador: W+,W-,Z (electromagnetica) Mediador: fotón (gravitational) Mediador: gravitón??
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Mass
T
U D C E S B νe μ νμ τ ντ
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El campo de ‘Higgs’ La masa de las partículas determinada por la fuerza de interacción con el campo de higgs 13
Bosones de spin 0
u c t d ν
e
Sleptons Squarks
Leptons
Quarks
fFermiones de spin 1/2
s b ν
μ
ντ
e μ τ
ν% e ν% μ ν%τ
e% μ% τ%
The Generations of Smatter
The Generations of Matter 7thCM -11-3-2011
u% c% t% d% s% b%
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Paul Dirac predijo la existencia del positrón en 1928
Partículas de antimateria: Iguales masas, Iguales comportamientos frente a las interacciones (o casi?), Cargas opuestas 7thCM -11-3-2011
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Positron, 1932 C.D. Anderson
Antiproton, 1955 O. Chamberlain, E. Segrè et al Antideuteron, 1965 L. Lederman, S. Ting et al
Antihydrogeno 7thCM -11-3-2011
Anti-atoms, 2002 ATHENA, ATRAP @ CERN
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e+
E=
e-
2 mc e+
γ
e-
e+ -e
e-
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Hilo de metal Región de campo magnético Alberto Ruiz Jimeno (IFCA)
e-
γ Producción 18
En la radiación cósmica Producción indirecta
En los acumuladores de los aceleradores 7thCM -11-3-2011
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El contenido del Universo
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Las herramientas
Por qué necesitamos altas energías? Para estudiar los objetos, se bombardean con partículas o con ondas electromagnéticas: Onda visible
La resolución está limitada por el fenómeno de la difracción Anillos de difracción
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Optica perfecta
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Las herramientas Por qué necesitamos altas energías?
La resolución depende de la longitud de onda
D: apertura
λ = longitud de onda
résolution spatiale ≥ 1, 22 λ/D
luz visible :λ ≈ 0.5 μm 7thCM -11-3-2011 Alberto (IFCA) Tamaño del grano enRuizelJimeno microscopio óptico
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Las herramientas
Por qué necesitamos altas energías? Mecánica cuántica :pequeñas dimensiones equivalencia onda-corpúsculo E = hc / λ ⇑ constante de Planck
⇑
longitud de onda
Microscopio electrónico: Estructura cristalina
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Moléculas coloidales
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Los Grandes Aceleradores
CERN 7thCM -11-3-2011
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FERMILAB
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El mayor laboratorio del mundo En torno a 10000 ingenieros y físicos Nada que ver con el “CERN” de “Angeles y Demonios”
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Diseño de LHC, desde 1984, comienzo de construcción de LEP
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Diseño de LHC, desde 1984, comienzo de construcción de LEP 7thCM -11-3-2011
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COMO FUNCIONA UN ACELERADOR?
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El acelerador LHC Superconductores ( 1.9 ºK)
14 TeV energía de los 2 protones que colisionan…. ( dan 10000 vueltas al acelerador cada segundo y con la energía de todos ellos haríamos correr un coche a cerca de 1700 km/hora! ) 7thCM -11-3-2011
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Descubrimiento de J/ψ (Premio Nobel 1976)
p+Be→e++e-+x J Samuel C.C. Ting (Brookhaven)
Burton Richter (SLAC)
e+e-→hadrones, e+e-, and possibly μ+μ-
ψ 7thCM -11-3-2011
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Producción de J/ψ
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Las Grandes Colaboraciones
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Los Grandes Detectores
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Detectores de Partículas 1.
Las partículas al cruzar el detector chocan con los átomos y liberan electrones
1.
Ios electrones son atraídos por un hilo
1.
la señal eléctrica se amplifica y se envía a un ordenador
1.
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la trayectoria es reconstruida por el Alberto Ruiz Jimeno (IFCA) ordenador
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Tipos de sucesos LHC..\..\..\Animaciones\ani\de t_atlas\lhc_atlas.htm.swf..../
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7654 científicos e ingenieros registrados en 2007
85 nacionalidades de 580 instituciones mundiales
A Toroidal LHC Apparatus: ATLAS
Unos 2000 científicos/experimento ! 7thCM -11-3-2011
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CMS pesa 12000 Tm, como la Torre Eiffel Alberto Ruiz Jimeno (IFCA) 40
Algunos datos de LHC
800 millones de colisiones/seg (equivaldría a 1 millón de CD’s/seg).
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ATLAS ATLAS
CMS
Almacenamiento: Toma– de datos 0.1 – 1 GBytes/seg Almacenamiento
Velocidad de adquisicion de datos 0.1 – 1 GBytes/seg Almacenamiento 5-8 PetaBytes/año LHCb Acumulando datos a 5-8 PetaBytes/año
1 PetaByte= 1000000 GBytes !
10 PetaBytes de disco
En 1 año la pila de CD’s llegaría a la estratosfera Procesando – 200,000 PCs actuales
Potencia de cálculo – Para el análisis de estos datos serían necesarios 200,000 PCs de hoy 7thCM -11-3-2011 Alberto Ruiz Jimeno (IFCA)
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LHCb
7 March, 2011
CMS OUTREACH GROUP
Prompt and non-prompt J/ψ product The paper, published in the European Physical Journal C, presents the first measurement of J/ψ meson [a bound state of a charm quark and a charm anti-quark] production at a centre-of-mass energy of 7 TeV at the LHC. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 314 nb-1. The production of J/ψ occurs in three ways: prompt J/ψ produced directly from pp collisions; prompt J/ψ produced indirectly, χc; and non-prompt J/ψ from the decay of a b-hadronion in pp collisions at √s = 7 TeV …….. Submitted by Fabrizio Palla and Roberto Covarelli
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….A measurement of the ratio of the crosssection of ψ(2S) to J/ψ decaying into muon pairs is expected in the coming months, with the beneficial cancellation of the muon-related efficiency errors, as well as of the luminosity uncertainty. To shed further light on the J/ψ production puzzle, a polarization measurement is expected in the coming months with the full 2010 data set.
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El LHC, desafío tecnológico en aceleradores y detectores La instalación superconductora mayor del mundo Criogenia y vacío en la frontera de la tecnología ( es el lugar más frío del Universo con esas dimensiones, 1.9º K) Casi mil millones de colisiones pp por segundo Cientos de partículas en cada colisión Volúmenes de datos nunca conocidos; equivalente a una columna 25 Km. de DVD en un año. GRID, el gran reto tecnológico de la informática Necesaria una gran inteligencia de selección de sucesos interesantesÆ complejos detectores que son obras de arte y tecnología operados por colaboraciones de miles de científicos..\..\..\Animaciones\LHCMovie10_EN.mov … 7thCM -11-3-2011
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Otros colisionadores: Linear Colliders – Parámetros:
• Longitud: 30 kms • Gradiente: 20-30 MV/m
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