1
Download Plancha de metal - Indico - Universidad de los Andes
Document related concepts
Transcript
III ESCUELA DE PARTÍCULAS ATLAS y CMS Andrés Flórez Universidad de los Andes Septiembre 26, 2016 ANDRÉS FLÓREZ 1 electrones e e ee - e e - A + - Plancha de metal ANDRÉS FLÓREZ 2 No hay señal! Luz roja (baja frecuencia) A + - Plancha de metal ANDRÉS FLÓREZ 3 No hay señal! Luz roja (baja frecuencia) Pero aumentamos la intensidad A + - Plancha de metal ANDRÉS FLÓREZ 4 electrones Luz ultravioleta (alta frecuencia) e e- A + - Plancha de metal ANDRÉS FLÓREZ 5 electrones e e eLuz ultravioleta (alta frecuencia) e - e Aumentamos la intensidad e - A + - Plancha de metal ANDRÉS FLÓREZ 6 Albert Einstein (1879- 1955) Constante de Planck Frecuencia de la luz incidente 𝑘𝑚𝑎𝑥 = ℎ𝑓 − 𝜙 Función trabajo del meta En 2400 años de historia desde Demócrito hemos aprendido que … Todo está hecho de átomos, que tienen estructura interna, que describimos con la mecánica cuántica. Son átomos compuestos por partículas subatómicas: electrón protón (neutrón) núcleo átomo Electrones y quarks son elementales: No tienen estructura interna. Son las partículas constituyentes de toda la materia del Universo. Generación 1a 2a 3a F E R M I O N E S Partículas constituyentes de la materia Quarks 23 e Cada nueva generación es igual a la anterior pero de mayor masa Leptones Leptones Hoy sabemos por experimentos: Son solo tres las generaciones de partículas Interacciones Fundamentales Interacción nuclear DÉBIL mediada por bosones W± y Z0 responsable por los decaimientos radioactivos Interacción Electromagnética mediada por FOTONES Fuerzas mZ = 91.2 GeV / c2 mw = 80.4 GeV / c2 Masas muy grandes las de los bosones W± y Z0 Interacción nuclear FUERTE mediada por GLUONES liga quarks en protones y neutrones y a estos en los núcleos atómicos B O S O N E S Partículas Mediadoras Interacciones Fundamentales INTERACCIONES FUNDAMENTALES Interacción Electromagnética Interacción Debíl (color) Interacción Fuerte (color) ANDRÉS FLÓREZ 11 Partículas Elementales constituyentes de la materia Fuerzas F E R M I O N E S B O S O N E S Partículas Mediadoras Leptones Interacciones Fundamentales ¿Como adquieren Masa las partículas? Peter Higgs 2 μ <0 , λ>0 El Campo de Higgs V(ϕ) Las Patículas adquieren masa a través de su interacción con el campo de Higgs. El lagrangiano para el campo de Higgs está dado por: ANDRÉS FLÓREZ Estados exitados Minimo −ν +ν ϕ2 ϕ1 14 Quarks Fuerzas Campo de Higgs Leptones ANDRÉS FLÓREZ 15 El SM, exitoso pero NO completo! ¿Qué es la materia oscura? ¿Qué es la energía oscura? ¿Cómo incorporamos la gravedad? ANDRÉS FLÓREZ 17 7 TeV Protones Protones 7 TeV CERN - LHC Large Hadron Collider Preaceleradores y Aceleradores Experimentos del LHC 27 km de circunferencia, 100 - 150 m bajo tierra ANDRÉS FLÓREZ 22 15 millones de unidades de detección respondiendo cada una 40 millones de veces por segundo Cada segundo almacena el equivalente a 10 000 enciclopedias británicas 12 500 toneladas de peso, 21.5 metros de longitud, 15 metros de díametro Detector de Pixeles ANDRÉS FLÓREZ 26 Detector de Pixeles ANDRÉS FLÓREZ 27 Solenoide Superconductor ANDRÉS FLÓREZ 28 Campo magnético del CMS Características del Solenoide ANDRÉS FLÓREZ 30 ANDRÉS FLÓREZ 32 Como sabemos podemos distinguír un eléctron, de muon o un jet? ANDRÉS FLÓREZ 33 H ®g g H ® ZZ ®e +e +m +m - + - + Pseudo Rapidez é æ q öù h = - ln êtan ç ÷ú ë è 2 øû η = 1.1 η = 3.0 η = 5.31 η=0 η = -1.1 η = -3.0 η = -5.31 Sistema de reconstrucción de trazas Tubos: 4 mm, alambre: 31 μm 52544 tubos Xenón Sistema de reconstrucción de trazas Calorímetro Electromagnético Calorímetro Hadronico Absorbente: acero Centelladores como material activo Sistema de Muones ANDRÉS FLÓREZ 43 Sistema de Muones ANDRÉS FLÓREZ 44 Toroides para campo magnético ANDRÉS FLÓREZ 45 COMPAREMOS CMS Sistema de reconstrucción de trazas: ATLAS Sistema de reconstrucción de trazas: Pixeles de silicio Pixeles de silicio Tiras de silicio Argón liquido TRT Solenoide (3.8 T) Solenoide (2.0 T) Calorímetro electromagnético: Calorímetro electromagnético: Cristales de tungstato de plomo Calorímetro hadronico: Latón (aleación de cobre y zinc) Sistema de muones: DTs RPCs, CST Argón líquido Calorímetro hadronico: Acero Sistema de muones: MDTs, RPCs, CST, TGC Toroides ANDRÉS FLÓREZ 46 Red mundial de computadores para análisis de los datos de los experimentos del acelerador LHC de CERN. Computadores del CERN Supersimetría (SUSY) • SUSY postula que por cada partícula conocida del Modelo Estándar, existe una partícula supersimetríca. SUSY • SUSY establece una simetría entre campos de materia y campos de fuerza. • Proveee una partícula candidata de materia oscura. • Predice la unificación de tres intereraciones fundamentales en una escala de energía alta. Búsquedas Iniciales de SUSY en el LHC • Las búsquedas iniciales se concentraron inicialmente en el sector fuerte (color). • Los canales de búsquedas en el sector fuerte secciones eficaces altas. Sin embargo, los “backgrounds” son altos tambien. • No hay señales de SUSY en el LHC hasta el momento! 51 Búquedas clasicas de SUSY en el sector electrodebíl no tienen sensitividad en el regiones de espectros de masa comprimidos ¿Por que son importantes estas regiones? How much Bino, Wino, and Higgsino for the DM? 53 Búsquedas de SUSY a Través de Vector Boson Fusion (VBF) ~1 ~ 0 ~1 ~1 Jets en las tapas del detector m h http://arxiv.org/pdf/1210.0964v2.pdf m f MET + jj + leptones http://arxiv.org/pdf/1304.7779v1.pdf 54 CONCLUSIONES ATLAS y CMS son detectores con características y tecnologías diferentes, pero con propósitos similares. Esto los hace complementarios y permite, en caso de un descubrimiento, tener más confianza en los resultados. Estos dos detectores son resultado de décadas de esfuerzo, investigación y progreso en física de partículas. Nuevos detectores y tecnologías serán instaladas en ATLAS y CMS para la segunda fase del LHC. Con esto, esperamos mejorar nuestras mediciones y explorar nuevos territorios de difícil acceso, con el animo de seguir buscando las respuestas más básicas del por qué del Universo. ANDRÉS FLÓREZ 55 REFERENCIAS http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748- 0221/3/08/S08003/pdf http://iopscience.iop.org/article/10.1088/17480221/3/08/S08004/pdf ANDRÉS FLÓREZ 56
