LHC%20

1
LHC Large Hadron ColliderMarele ciocnitor de
hadroni si studiul structurii materiei

• Ladislau Nagy

Universitatea Babes-Bolyai, Cluj
2
CERN Cel mai mare laborator de cercetare din
Europa
Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire
3

• Cercetari în fizica particulelor elementare
• Fondat în 1954
• Treptat au construit acceleratoare tot mai mari
• Astazi sunt 20 de state membere
• 3000 de angajati permanenti
• 6500 de cercetator din 80 de tari lucreaza la
  experimente
• Aici s-au descoperit multe particule noi (Z0, W,
  W-)
• Aici s-au produs prima data antiatomi
  (antihidrogen)
• Observarea violarii simetriei CP
• Producerea plasmei cuarc-gluon
• Elaborarea protocolului www (1990)
• Conceperea retelelor de calculatoare de top grid

4
(No Transcript)
5
LHC în numere

• Circumferinta 27 km
• În adâncime de 100 m
• 7 TeV1,1210-6 J energia unui proton
• 362 MJ energia totala a fasciculului de protoni
• 8,3 T inductia maxima creata de cei 1232 de
  magneti supraconductori
• 10.000 A intensitatea curentului în magneti
• 1,9 K temperatura sistemului
• 10-13 atm presiunea în tunelul fascicolului
• 9000 m3 volumul sistemului vidat
• 4,1 miliarde UDS pretul constructiei
• 14 ani timpul de constructie
• Datele produse ar ocupa 6 milioane de DVD-uri
• 4 detectori uriasi

6
De ce avem nevoie de LHC? Stuctura materiei

• Pascal secolul XVII inexhaustibilitatea
  materiei ... Sa cerceteze în cele mai mici
  lucruri cunoscute... Eu însa vreau sa-i arat o
  noua adâncime infinita. Vreau sa-i dezvalui nu
  numai Universul vizibil, ci ?i nemarginirea, care
  se afla în interiorul atomului. Sa dezvaluie în
  acesta o infinitate de lumi...

7
Modelul planetar al lui Rutherford

• Experiment de împra?tiere

8
(No Transcript)
9
Structura nucleului

• 1933 este format din protoni ?i neutroni

10
1933 materia este formata din câteva particule
elementare

• Electron
• Proton
• Neutron
• Foton

11
Complica?ii

• Antimaterie Dirac a prevazut existen?a acesteia
  în 1928
• Pozitron electron cu sarcina negativa
• În teoria lui Dirac este un gol în mul?imea
  electronilor de energie negativa
• A fost observat ?i experimental

12
Crearea ?i anihilarea perechilor de particula
antiparticila

• Anihilarea se produce cu degajarea unei energii
  mari
• Emc2

13
Alte paticule

• Neutrini se produc prin dezinegrare beta
• Fiecarei particule ii corespunde o antiparticula
• În acceleratorii de particule s-au creat noi ?i
  noi particule de regula instabile
• Hadroni particule grele
• Mesoni
• Miuon, taon
• Aceste sute de particule elementare au
  complicat tot mai mult imaginea noastra despre
  structura materiei

14
Cuarci

• Gell Mann în 1963 a presupus, ca protonii,
  neutronii, hadronii ?i mezonii nu sunt particule
  elementare

15
Teoria valabila astazi
16
Ultimul cuarc descoperit cuarcul t
17
Oare aceste particule elementare se pot despica
mai departe?

• Pentru eventuala despicare ar fi nevoie de enegie
  mare
• Energie de impact creza particule noi, cu masa
  chiar mai mare decât particulele ini?iale

Emc2
18
Transformarea energiei în masa de repaos

• În acceleratorii de particule de energie mare se
  pot crea particule (de ex. perechi
  electron-pozitron)

• Se formeaza ?i particule, care nu se gasesc în
  materia obi?nuita (mezoni ?, bosoni W,
  antiparticule etc.)
• Cu cât este mai mare energia, cu atât se nasc
  mai multe particule

19
Interac?iunile

• Interac?iunile sunt transmise de catre particule
  (virtuale)
• De ex. interac?iunea electromagnetica foton
• Diagramele Feynman

20

• În vid se formeaza permanent perechi de
  particula-antiparticula

21
4 interac?iuni fundamentale

• Gravita?ionala
• Electromagnetica
• Tare
• Slaba

22
(No Transcript)
23
Cautarea teoriei unificate
24

• Interac?iunea electroslaba Teoria
  Weinberg-Salam
• Marea unificare modelul standard
• Mai multe previziuni s-au dovedit a fi adevarate
• Câmpul Higgs determina masa celorlalte particule

25

• O particula în vid
• Interac?iunea câmpului Higgs cu particulele
  virtuale asociate câmpului (creat de particula)
  determina masa particulei

26

• Clusterizarea câmpului Higgs presupusa
  particula Higgs

27
Observarea experimentala a presupusei particule
Higgs înca o confirmare a modelului standard

• CERN, Geneva
• LHC (marele ciocnitor de hadroni)
• 7 TeV7 TeV
• 14 TeV

28
Particulele Higgs se dezintegreaza în perechi de
leptoni sau cuarci, în func?ie de masa lor

LHC
Numai o particula Higgs din 1,000,000,000,000
de evenimente
29
Alte posibile descoperiri

• Particule supersimetrice?
• Gauri negre în miniatura?
• Energie întunecata?
• Dimensiuni ascunse?

30
Unificarea cu interac?iunea gravita?ionala
teoria superstingurilor
31

• Teoria presupune existen?a a 10-11 dimensiuni,
  din care 7-8 sunt înfa?urate în pachete de
  marime infima

32
Alte forme ale materiei energia întunecata?

• Conform noilor observa?ii expansiunea Universului
  este accelerata
• Are o structura geometrica aproape euclidiana
• Materie întunecata
• Energie întunecata

33
(No Transcript)
34
Va mul?umesc pentru aten?ie