Acceleratoare de particule

1
Acceleratoare de particule

• Craciun Mihai Lucian
• Grupa 114B

2
Introducere

• Un aceelerator de particule este o instalatie
  complexa folosita pentru a accelera particule
  elementare
• Sunt accelerate in general doar particule ce
  poarta sarcina electrica
• Accelerarea are loc sub actiunea campurilor
  electrice si magnetice.
• Sunt folosite la studierea particulelor
  elementare si a structurii nucleului atomic

3
Scopul

• Gasirea celei mai mici particule subatomice,
  particula care sta la baza universului
• Ciocnirea cu alte particule sta?ionare ciocnire
  care rezulta în descompunerea în alte particule,
  ele putând fi urmarite ?i analizate cu diverse
  aparate
• Se accelereaza particula la viteze tot mai mari
  pentru a se analiza comportamentul ei. Spre
  exemplu electronul accelerat î?i mare?te masa
• Ob?inerea unui flux extrem de ridicat de radia?ii
  X intr-o instala?ie denumita sincrotron
• Obtinerea de informatii despre primele secunde
  dupa Big-Bang

4
Modelul Standard

• Este o teorie a 3 dintre cele 4 forte
  fundamentale (electromagnetica, nucleara slaba si
  nucleara tare), interactiuni care mediaza
  dinamica particulelor subatomice cunoscute.
• Modelul standard este incomplet, deoarece nu face
  referire la a 4-a forta (gravitatia) si pentru ca
  este incompatibil cu unele descoperiri recente.
• Modelul standard contine 12 particule elementare
  numite fermioni
• Fermionii sunt grupati in functie de felul cum
  interactioneaza, formand 3 generatii.
• 6 dintre particule sunt denumite quarci si
  interactioneaza intre ele prin forta nucleara
  tare, fiind legati permanent intre ei, formand
  hadroni. Un quarc si un anti-quarc formeaza un
  meson, iar 3 quarci formeaza un baryon.
• Celelalte 6 particule se numesc leptoni si
  miscarea lor este influentata de forta nucleara
  slaba, fiind astfel foarte greu de detectat.
• Toata materia baryonica este formata din prima
  generatie de particule. Toti atomii sunt formati
  din electroni care orbiteaza un nucleu format la
  nivelul cel mai mic din quarci sus-jos

5
(No Transcript)
6
Large Hadron Collider

• Este un accelerator de particule construit la
  Centrul European de Cercetari Nucleare (CERN),
  langa Geneva.
• Constructia a fost finalizata in mai 2008 si a
  costat peste 3 miliarde de lire sterline
• Are forma de cerc cu circumferinta de 27 km,
  situat la 100 m sub pamant
• Este considerat cel mai performant accelerator de
  particule din lume
• Teoretic acceleratorul ar trebui sa confirme
  existenta bosonului Higgs, acoperind elementele
  lipsa ale Modelului Standard, explicand modul in
  care particulele capata anumite proprietati cum
  ar fi masa.

7
Detectoare

• LHC contine 6 detectoare aflate sub pamant in
  excavatiile din dreptul punctelor de intersectie
  ale sale
• ATLAS si Compact Muon Solenoid(CMS) sunt
  detectoare de particule mari si au functii
  generice
• A Large Ion Collider Experiment (ALICE) si LHCb
  au roluri mai specifice
• TOTEM si LHCf sunt mult mai mici si sunt folosite
  pentru cercetari foarte specializate

8
Scopul

• In timpul functionarii, aproximativ sapte mii de
  oameni de stiinta din 80 de tari vor avea acces
  la LHC.
• Ei spera sa obtina raspunsul la urmatoarele
  intrebari
• Oare mecanismul Higgs de generare a maselor
  particulelor elementare din Modelul Standard este
  cu adevarat aplicat în natura? Daca e a?a, câte
  feluri de bosoni Higgs exista, ?i care sunt
  masele lor?
• Electromagnetismul, for?a nucleara tare ?i for?a
  nucleara slaba sunt oare doar manifestari
  diferite ale unei singure for?e unificate, dupa
  cum prezic multiplele teorii ale unificarii?
• De ce este gravita?ia cu atâtea ordine de marime
  mai slaba decât celelalte trei interac?iuni
  fundamentale?
• Exista în natura supersimetrie, adica au
  particulele din Modelul Standard câte un partener
  supersimetric?
• De ce pare ca exista violari ale simetriei între
  materie ?i antimaterie?
• Care este natura materiei întunecate ?i a
  energiei întunecate?
• Exista dimensiuni superioare, dupa cum prezic
  diferitele modele inspirate din teoria corzilor,
  ?i pot fi detectate?

9
Decursul testelor

• Dupa punerea în func?iune a supercoliderului,
  oamenii de ?tiin?a de la CERN estimeaza ca daca
  Modelul Standard este corect, atunci la fiecare
  câteva ore va fi produs câte un boson Higgs. În
  acest ritm ar putea dura aproximativ trei ani
  pâna se vor aduna suficiente statistici pentru a
  dovedi cu certitudine existen?a bosonului Higgs.
  Similar, ar dura un an sau mai mult pâna când vor
  fi adunate destule rezultate privind particulele
  supersimetrice pentru a trage concluzii în
  privin?a acestora
• Primul flux de protoni a circulat prin colider în
  diminea?a zilei de 10 septembrie 2008. CERN a
  reu?it trimiterea protonilor prin tunel în etape
  de câte trei kilometri. Particulele au fost
  trimise în sens orar în accelerator ?i au
  efectuat primul înconjur complet la ora 1028 ora
  locala.
• LHC a încheiat cu succes primul sau test major
  dupa o serie de rulari de test, doua puncte albe
  au aparut pe ecranul unui monitor, aratând ca
  protonii au traversat toata lungimea coliderului.
  Ghidarea particulelor pe parcursul de inaugurare
  a durat mai pu?in de o ora.
• S-a a?teaptat ca primele coliziuni de protoni cu
  energii mari sa aiba loc la 6-8 saptamâni dupa
  intrarea în func?iune a LHC la 10 septembrie
  2008. În anul 2008, însa, LHC a operat la o
  energie redusa, de doar 10 TeV. Perioada de
  oprire de iarna (spre sfâr?itul lui noiembrie) a
  fost folosita pentru antrenarea magne?ilor
  superconductor, astfel încât rularea din 2009 sa
  înceapa la energia maxima proiectata de 14 TeV,
  ceea ce însa înca nu a reu?it.
• La 30 martie 2010 s-a anun?at reu?ita primelor
  experimente de coliziuni a doua jeturi de protoni
  cu energia de câte 3,5 TeV pe particula pe sens,
  în total deci 7 TeV, cu o frecven?a de ciocniri
  de circa 100 Hz, iar la 21 aprilie 2010 s-a
  publicat reu?ita primei reconstruc?ii a unui
  mezon B, tot la aceasta energie.