Versnellers en Detectoren Nieuwe deeltjes ontdekken, bestuderen Maken van nieuwe deeltjes: creëren van massa
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.1/20
Versnellers en Detectoren Nieuwe deeltjes ontdekken, bestuderen Maken van nieuwe deeltjes: creëren van massa
E = Mc
2
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.1/20
Versnellers en Detectoren Nieuwe deeltjes ontdekken, bestuderen Maken van nieuwe deeltjes: creëren van massa
E = Mc
2
Hoge energie nodig
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.1/20
Versnellers en Detectoren Nieuwe deeltjes ontdekken, bestuderen Maken van nieuwe deeltjes: creëren van massa
E = Mc
2
Hoge energie nodig Bestaande, bekende deeltjes hoge energie geven
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.1/20
Versnellers en Detectoren Nieuwe deeltjes ontdekken, bestuderen Maken van nieuwe deeltjes: creëren van massa
E = Mc
2
Hoge energie nodig Bestaande, bekende deeltjes hoge energie geven
kinetische
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.1/20
Versnellers en Detectoren Nieuwe deeltjes ontdekken, bestuderen Maken van nieuwe deeltjes: creëren van massa
E = Mc
2
Hoge energie nodig Bestaande, bekende deeltjes hoge energie geven
kinetische Bouw versnellers
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.1/20
Versnellers Energie-eenheid: electron-volt: eV
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.2/20
Versnellers Energie-eenheid: electron-volt: eV
Eenvoudigste versneller:
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.2/20
Versnellers Van de Graaff versneller:
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.3/20
Versnellers Van de Graaff versneller:
Beperkt in energie: maximum 20 MV
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.3/20
Versnellers Van de Graaff versneller:
Beperkt in energie: maximum 20 MV Dat is: 20 miljoen Volt
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.3/20
Versnellers Van de Graaff versneller:
Beperkt in energie: maximum 20 MV Electron: 511 keV Massa van deeltjes:
Proton: 938 MeV Z 0 -boson: 91 GeV t-quark: 174 GeV Meesterklassen Deeltjesfysica – p.3/20
Versnellers Beter idee: lineaire versneller:
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.4/20
Versnellers Beter idee: lineaire versneller:
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.4/20
Versnellers Beter idee: lineaire versneller:
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.4/20
Versnellers Beter idee: lineaire versneller:
Grootste lineaire versneller: SLAC (Californië) Tot 50 GeV Meesterklassen Deeltjesfysica – p.5/20
Versnellers Nog beter idee: circulaire versneller:
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.6/20
Versnellers Nodig: magneten om deeltjes op hun baan te houden
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.7/20
Versnellers In circulaire versneller kan je ook bundels opslaan
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.8/20
Versnellers In circulaire versneller kan je ook bundels opslaan
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.8/20
Versnellers In circulaire versneller kan je ook bundels opslaan
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.8/20
Versnellers Naam Plaats Bundel Energie (GeV) VEPP-2000 Novosibirsk e− × e+ 1.0 × 1.0 BEPC Beijing e− × e+ 2.2 × 2.2 DAΦNE Frascati e− × e+ 0.51 × 0.51 CESR New York e− × e+ 6.0 × 6.0 KEKB Japan e− × e+ 8.0 × 3.5 PEP-II Calif. e− × e+ 9.0 × 3.1 LEP Genève e− × e+ 101 × 101 HERA Hamburg e×p 30 × 920 Tevatron Chicago p × p¯ 1000 × 1000 RHIC New York Au × Au 100/u × 100/u LHC Genève p×p 7000 × 7000
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.9/20
Versnellers Naam Plaats Bundel Energie (GeV) VEPP-2000 Novosibirsk e− × e+ 1.0 × 1.0 BEPC Beijing e− × e+ 2.2 × 2.2 DAΦNE Frascati e− × e+ 0.51 × 0.51 CESR New York e− × e+ 6.0 × 6.0 KEKB Japan e− × e+ 8.0 × 3.5 PEP-II Calif. e− × e+ 9.0 × 3.1 LEP Genève e− × e+ 101 × 101 HERA Hamburg e×p 30 × 920 Tevatron Chicago p × p¯ 1000 × 1000 RHIC New York Au × Au 100/u × 100/u LHC Genève p×p 7000 × 7000
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.9/20
Botsingen In de meeste versnellers: botsingen van 2 bundels
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.10/20
Botsingen In de meeste versnellers: botsingen van 2 bundels
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.10/20
Detectoren Vele deeltjes gevormd in reactie. Bepaal: karakter (e, p, µ, ...) energie E impuls p~ plaats van vorming
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.11/20
Detectoren Vele deeltjes gevormd in reactie. Bepaal: karakter (e, p, µ, ...) energie E impuls p~ plaats van vorming lading Meet:
massa energie richting
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.11/20
Detectoren Lading: afbuiging in magneetveld Energie: deeltje stoppen in calorimeter Richting: spoordetectoren Massa: meet snelheid, impuls impuls: afbuiging in magneetveld ˇ snelheid: Cerenkovdetector
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.12/20
Spoordetectoren Vroeger: nevelkamers, bellenvaten, vonkenkamers, ...
Nevelkamer: Charles Wilson (Nobelprijs 1927) Bellenkamer: Donald Glaser (Nobelprijs 1960)
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.13/20
Spoordetectoren Vroeger: nevelkamers, bellenvaten, vonkenkamers, ... Nu: gebaseerd op ionisatie Dradenkamers
Halfgeleiderdetectoren
Dradenkamer: Georges Charpak (Nobelprijs 1992)
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.13/20
Calorimeters Meten de totale energie van een deeltje
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.14/20
Calorimeters Meten de totale energie van een deeltje Electromagnetische
Hadron
Stoppen e, γ
Stoppen p, n, π
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.14/20
Muonkamers Muonen (µ) gaan dwars door meters materiaal:
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.15/20
Muonkamers Muonen (µ) gaan dwars door meters materiaal:
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.15/20
Snelheid meten Een deeltje dat sneller gaat dan het licht in een materiaal, ˇ zendt Cerenkov-straling uit 1 Licht uitgestuurd in kegel met openingshoek: cos θc = nβ met:
brekingsindex van materiaal β = v/c relativistische snelheid van deeltje n
⇒ door θc te meten, meet men de snelheid van een deeltje
We kennen zijn impuls al ⇒ zijn massa Meesterklassen Deeltjesfysica – p.16/20
Snelheid meten Ring Imaging CHerenkov: RICH-detector
Photon Detector
Cherenkov Photons
C4 F10 Aerogel
Mirror Meesterklassen Deeltjesfysica – p.17/20
Snelheid meten Ring Imaging CHerenkov: RICH-detector
Photon Detector
Cherenkov Photons
C4 F10 Aerogel
Mirror Meesterklassen Deeltjesfysica – p.17/20
Snelheid meten Ring Imaging CHerenkov: RICH-detector
Photon Detector
Cherenkov Photons
C4 F10 Aerogel
Mirror Meesterklassen Deeltjesfysica – p.17/20
Snelheid meten Ring Imaging CHerenkov: RICH-detector
Photon Detector
Cherenkov Photons
C4 F10 Aerogel
Mirror Meesterklassen Deeltjesfysica – p.17/20
Detectoren
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.18/20
Detectoren
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.19/20
Detectoren ATLAS detector: produceert 2 miljoen CD’s per jaar
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.19/20
Detectoren
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.19/20
Detectoren
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.19/20
Detectoren Versneller Detector LEP ALEPH DELPHI L3 OPAL HERA H1 ZEUS HERMES Tevatron D0 CDF
Versneller PEP-II KEKB RHIC LHC
Detector BABAR BELLE STAR PHENIX ATLAS CMS ALICE LHC-B
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.20/20
Detectoren Versneller Detector LEP ALEPH DELPHI L3 OPAL HERA H1 ZEUS HERMES Tevatron D0 CDF
Versneller PEP-II KEKB RHIC LHC
Detector BABAR BELLE STAR PHENIX ATLAS CMS ALICE LHC-B
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.20/20
Detectoren Versneller Detector LEP ALEPH DELPHI L3 OPAL HERA H1 ZEUS HERMES Tevatron D0 CDF
Versneller PEP-II KEKB RHIC LHC
Detector BABAR BELLE STAR PHENIX ATLAS CMS ALICE LHC-B
Meesterklassen Deeltjesfysica – p.20/20
