Megmérjük a láthatatlant (részecskefizikai detektorok)
Hamar Gergő MTA Wigner FK 1
Tartalom
Mik azok a részecskék? mennyi van belőlük? miben különböznek?
Részecskegyorsítók, CERN mire jó a gyorsító? hogy néz ki?
Mit és hogyan mérjünk? detektorok és működési elvük
Óriás kísérletek hogyan és mit mérhetünk
Alkalmazás gyakorlatban tudjuk ezeket bármire is használni? 2
Mik az elemi részecskék ?
Tűz, víz, föld, levegő
Atomok
Atommag + elektron
Proton + neuton +elektron
Kvarkok, leptonok, bozonok
??
Elemi kölcsönhatások 3
Standard modell
4
Részecskegyorsítók, ütköztetők
Miért kell gyorsítani ?
Mennyire kell gyorsnak lennie ?
Milyen részecskéket lehet / kell hasznáni ?
GSI, DUBNA, CERN, BNL, ... Debrecen, WignerFK, .. Technológiai fejlődés 5
6
LHC (Large Hadron Collider)
7
LHC gyűrű
8
LHC kísérletek
ATLAS, CMS
ALICE
Kvark-gluon-plaza, magfizika, kozmológia
LHCb
Higgs, extra dimenziók, szupeszimmetria
Standard modell, B-fizika
+ TOTEM, MODEAL, CASTOR 9
Detektorok
10
Detektorok
Mit akarunk mérni?
Mit lehet mérni?
tömeg
töltés
lendület
energia
részecske fajtája
...
Hogyan? 11
Szcintillátor – a fénylő detektor
12
Szcintillátor és fénydetektálás
13
Pályák vonala
Ködkamra
Buburékkamra
– – – – –
fázisátalakulás közeli állapotban vannak töltött részecske ionizáció lokális fázisátalakulás kamerával figyelhető 14
Buborékkamrák
15
Gáztöltésű detektorok – GM cső
GeigerMüller számláló
H. Geiger, E. Rutherford W. Müller
1908 H. Geigercső
1928 W. Müller tökéletesíti
Működési elv
Töltött részecske ionizálja a gázt
~ 100 elektronion pár / cm
Kevés a detektáláshoz
Nagytérerősség → elektronlavina
Utaztatás + sokszorozás ! (nagyfeszültséggel)
16
Sokszálas kamra (MWPC)
Párhuzamos katódsíkok Közöttük vékony szálak (~20 m) Nagyfeszültség > nagy térerősség a szálak körül Energetikus elektrongáz ütközések Lavina alakul ki a szál mellett, erősítés ~104106 Parkettázható katódok, felbontás ~ 1mm 2 dimenziós adat Ionizáció nagysága mérhető 17
Sokszálas kamra 2D (MWPC)
18
Háromdimenziós nyomkövetés
Több réteg
Sodródási idő mérése
19
Sokszálas kamra - 3D (TPC)
20
Sokszálas kamra - 3D (TPC)
21
Mikrostruktúrás detektorok
Modern technikai / kémiai módszerek Nyomtatott áramköri lapok gyártása GEM, ThGEM, MicroMegash, InGrid, ...
22
Mikrostruktúrás detektorok mPIC MM,InGrid
23
Cserenkov sugárzás
Hangrobbanás
Fényrobbanás ?
Hogyan detektáljuk ? 24
Cserenkov sugárzás
Hangrobbanás Fényrobbanás? van, a neve: Cserenkov sugárzás: Töltött részecske a közegbeli fénysebességnél gyorsabban megy fényt sugároz Hogyan detektáljuk ? 25
Cserenkov detektor
26
Kaloriméterek
27
LHC kísérletek
ATLAS, CMS
ALICE
Kvark-gluon-plaza, magfizika, kozmológia
LHCb
Higgs, extra dimenziók, szupeszimmetria
Standard modell, B-fizika
+ TOTEM, MODEAL, CASTOR 28
CMS az LHC-ban
29
CMS az LHC-ban
30
CMS részecskeazonosítása
31
ALICE az LHC-ban
32
ALICE az LHC-ban
33
ALICE ólom-ólom esemény
34
Neutrínó kísérletek
35
Neutrínó detektorok - SNO
36
Neutrínó detektorok - SK
37
Magyarországon ...
38
A REGARD csoport és tevékenysége
WignerFK + ELTE Projektorientált detektorfejlesztés Projektek
CERN ALICE VHMPID CERN NA61 LMPD Gáztöltésű fotondetekor Müon tomográfia PET Radon detektálás
Alkalmazott technológiák
Sokszálas kamrák: MWPC, CCC, TPC Mikrostruktúrás detektorok: GEM, TGEM
39
Létezik-e a részecskefiziának gyakorlati haszna / alkalmazása? 40
Gyakorlati alkalmazások
Elméleti modellek anyagfizika, ... Szupravezetők orvosi alk : MR, ... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET, ... ipar, reaktor technika, ...
41
Gyakorlati alkalmazások
Elméleti modellek anyagfizika, ... Szupravezetők orvosi alk : MR, ... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET, ... ipar, reaktor technika, ...
42
Gyakorlati alkalmazások
Elméleti modellek anyagfizika, ... Szupravezetők orvosi alk : MR, ... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET, ... ipar, reaktor technika, ... Gyorsítók orvosi alk: Sugárterápia, Ionterápia, ...
43
Gyakorlati alkalmazások
Elméleti modellek anyagfizika, ... Szupravezetők orvosi alk : MR, ... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET, ... ipar, reaktor technika, ... Gyorsítók orvosi alk: Sugárterápia, Ionterápia, ...
44
Gyakorlati alkalmazások
Elméleti modellek anyagfizika, ... Szupravezetők orvosi alk : MR, ... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET, ... ipar, reaktor technika, ... Gyorsítók orvosi alk: Sugárterápia, Ionterápia, ... Kozmikus sugárzás szerkezetvizsgálat, nemzetvédelem, ...
45
Gyakorlati alkalmazások
Elméleti modellek anyagfizika, ... Szupravezetők orvosi alk : MR, ... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET, ... ipar, reaktor technika, ... Gyorsítók orvosi alk: Sugárterápia, Ionterápia, ... Kozmikus sugárzás szerkezetvizsgálat, nemzetvédelem, ...
46
Gyakorlati alkalmazások
Elméleti modellek anyagfizika, ... Szupravezetők orvosi alk : MR, ... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET, ... ipar, reaktor technika, ... Gyorsítók orvosi alk: Sugárterápia, Ionterápia, ... Kozmikus sugárzás szerkezetvizsgálat, nemzetvédelem, ... IT háttér grid, www, genom számítások, ... Analízis + szimulációs módszerek orvosi eszközfejlesztés, ...
47
Köszönöm a figyelmet
48
