Magyarok a CMS-kísérletben

Magyarok a CMS-kísérletben LHC-klubdélután, ELFT, 2007. ápr. 16. Horváth Dezs˝o MTA KFKI Részecske– és Magfizikai Kutatóintézet, Budapest és ATOMKI, Debrecen

Horváth Dezs˝o: Magyarok a CMS-kísérletben

LHC-klubdélután, ELFT, 2007. ápr. 16.

– p.1/20

Magyarok a CMS-kísérletben ˝ Az eloadás vázlata: ˝ Cél: A Természet alapveto˝ szimmetriáinak ellenorzése A Compact Muon Solenoid (CMS) kísérlet az LHC-nál ˝ Magyar hozzájárulás az észlelorendszerhez Higgs-bozon keresése Szuperszimmetria keresése Résztvev˝o hazai intézmények: ˝ MTA KFKI RMKI, Budapest (20 fo) ˝ Debreceni Egyetem Kísérleti Fiz. Int. (9 fo) ˝ MTA ATOMKI, Debrecen (7 fo) Összesen: 36 magyar kutató Horváth Dezs˝o: Magyarok a CMS-kísérletben


– p.2/20

A részecskefizika állatkertje Fermionok


Bozonok


– p.3/20

Szimmetriák a részecskefizikában még fontosabbak, mint a kémiában vagy szilárdtestfizikában Az anyag elmélete szimmetriákon alapul: Globális szimmetria ⇒ megmaradási törvény Lokális szimmetria ⇒ kölcsönhatás Spontán szimmetriasértés (Higgs-mechanizmus) ⇒ tömegek, kiszámíthatóság + Higgs-bozon



– p.4/20

De hol a Higgs-bozon? A fizika legkeresettebb részecskéje, mivel a Standard Modell egyetlen hiányzó alkatrésze. Kísérletileg (még?) nem figyeltük meg, LEP: M(H) > 114.4 GeV Az elmélet szerint léteznie kell mert tömeget teremt és rendbeteszi a divergenciákat It was in 1972 ... that my life as a boson really began (Peter Higgs: Int. J. Mod. Phys. A 17 Suppl. (2002) 86-88.)



– p.5/20

A nagy hadron-ütközteto˝ (LHC)



– p.6/20

Az LHC eltéríto˝ -mágnesei

1232 db, egyenként 15 m hosszú, 35 tonnás Horváth Dezs˝o: Magyarok a CMS-kísérletben


– p.7/20

Az LHC mágnesei összeszerelve



– p.8/20

Az LHC CMS–detektora



– p.9/20

Az LHC CMS–detektora (Compact Muon Solenoid) Súly: 12500 tonna, több vas, mint Eiffel–toronyban > 2000 résztvevo˝ a világ minden tájáról ˝ szolenoidja: A világ legnagyobb (szupravezeto) ˝ 6 m, mágneses tere 4 Tesla belso˝ átméroje Detektorépítésben magyar részvétel: Müondetektorok pozicionáló rendszere: ˝ DE Kisérleti Fizikai Int. és ATOMKI (Szillási Zoltán eloadása) ˝ Eloreszórt részecskék észlelése: (Hadron Forward calorimeter, HF) Készült USA-RU-TR-HU együttmuködésben: ˝ RMKI, Budapest Az elso˝ leeresztett CMS-detektorrész: 2006. nov. 11. ˝ Adatkezelés: LHC Computing Grid (Hajdu Csaba eloadása) Horváth Dezs˝o: Magyarok a CMS-kísérletben


– p.10/20

Elo˝ reszórt részecskék észlelése A detektor hermeticitásához szükséges lefedni a teljes teret ˝ Ütközonyalábok ˝ ⇒ elore-hátra sokkal nagyobb aktivitás, mint oldalra „Dugó-detektor” követelményei: Csak a legnagyobb energiájú részecskékre legyen érzékeny Mintavétel átsuhanó részecskezáporokból Gyorsaság és kis holtido˝ észlelésben ˝ Nagy fékezoképesség: nehéz anyagok Óriási sugárterhelés: ne aktiválódjon vagy károsodjon Megoldás: Cserenkov-sugárzó kvarcszálak acéltömbben Horváth Dezs˝o: Magyarok a CMS-kísérletben


– p.11/20

HF: kvarcszálak acélban

Minden CERN-es magyar fuzte ˝ Horváth Dezs˝o: Magyarok a CMS-kísérletben

Szálkalibráció kész darabon LHC-klubdélután, ELFT, 2007. ápr. 16.

– p.12/20

CMS HF: kész a 36 elem



– p.13/20

HF tokozva, beépítve

Elöl Horváth Dezs˝o: Magyarok a CMS-kísérletben

Hátul LHC-klubdélután, ELFT, 2007. ápr. 16.

– p.14/20

Konkrét fizikai célok Higgs-részecske keresése Szuperszimmetria keresése Hadronzáporok elemzése ⇒ nehézionfizika ˝ Siklér Ferenc (RMKI) eloadása



– p.15/20

Higgs–keresés a CMS–nél ˝ (uud + uud) sok hadron Proton-proton-ütközésbol Kvarkok elsüvítenek egymás mellett vagy enyhén szóródnak LHC: regisztrált eseményben 10-15 p-p kölcsönhatás ˝ Tiszta jel: nyalábra meroleges lepton vagy zápor, Legfontosabb jel: gyors müon kibocsátása Müondetektorok: fontos magyar szerep Különbözo˝ Higgs-tömeghez más kedvezo˝ reakció Nagyobb tömegu˝ részecske bomlását könnyebb észlelni. Fizikai analízis: debreceni PhD-hallgató témája



– p.16/20

H → ZZ → eeqq a CMS–nél



– p.17/20

A részecskefizika problémái Aszimmetriák: jobb ⇔ bal világ ⇔ antivilág Sötét anyag és energia ?? Az Univerzum tömegének 4%-a közönséges anyag (csillag, gáz, por, ν), 23 %-a láthatatlan sötét anyag, 73 %-a rejtélyes sötét energia Gravitáció: nem illik a másik három kölcsönhatás rendszerébe. Megoldás: szuperszimmetria, ha a fermionok és bozonok párban léteznének, azonos tulajdonságokkal (tömeg, töltés) A szuperszimmetria (SUSY) nyilvánvalóan sérül: nincsenek ilyen részecskék, vagy sokkal nagyobb tömeggel ˝ vezet be Higgs-tér létezo˝ szimmetriát sért ⇔ SUSY nemlétezot Cél: racionális, konzisztens elmélet Horváth Dezs˝o: Magyarok a CMS-kísérletben


– p.18/20

Szuperszimmetria (SUSY) SUSY-részecskék párban keletkeznek, közönséges és más SUSY-részecskére bomlanak Sötét anyag: legkönnyebb SUSY-részecske Végállomás (jel): Fermionsorozat hiányzó energiával Együttmuködés ˝ elméleti kollégákkal: ˝ kiválasztott jellemzo˝ pontok ellenorzése Adott modell és paraméterek ˝ ⇒ számszeru˝ elorejelzés a SUSY-tulajdonságokra és a reakciók valószínuségeire ˝ ˝ ⇒ kísérletileg ellenorizhet o˝ az LHC-nál! ˝ Keresés elokészítése: Budapesti és debreceni PhD-hallgató Horváth Dezs˝o: Magyarok a CMS-kísérletben


– p.19/20

Köszönetnyilvánítás Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal OTKA T042864 és T046095 EU FP6 MC-ToK 509252 és III 031688 Megérto˝ együttmuköd ˝ o˝ partnereink



– p.20/20

Magyarok a CMS-kísérletben

Recommend Documents