¿qué es el cern? y ¿para qué sirven las investigaciones que se realizan allí?

¿QUÉ ESELCERN?

Centro de Profesores Alcalá de Guadaíra

CurroMartínezRuiz– CEPAlcalá Guadaíra

IESALONSOCANO

DÚRCAL(GRANADA)MARZO2009

¿Paraqué valenlasinvestigacionesqueallí serealizan?

¿Dequé está hecho nuestro universo?

¿Dedónde viene?

¿Por qué secomporta como lohace?

Notenemostodaslasrespuestasaesaspreguntas,peroenlosúltimosañoshemosdescubiertounagrancantidaddeinformaciónsobreelUniversoquenosrodea

CERN,elLaboratorioEuropeodeFísicadePartículas

El CERN continúa con la tradición de observar nuestro mundo y tratar de entenderlo

E = mc2

PrincipiosdelS.XX Electronesresponsablesdelcomportamientodelamateria

PROPIEDADESCARGA

SPIN

ENLACIENCIASECLASIFICANLASCOSAS

ANIMACIÓN

ElModeloEstándardeFísicadePartículas:losbloquesfundamentalesdeledificiodeluniverso

6quarksy6leptones

1ª Familia

2ª Familia

3ª Familia

PARTÍCULAS“PORTADORASDELAFUERZA”Haycuatrofuerzasconocidas(ointeracciones),cadaunamediada porunapartículafundamental,conocidacomopartículaintermediariaoportadora.

Interaccióngravitatoria

Interacciónelectromagnética

Interacciónfuerte

Interaccióndébil

fotón

gravitón ???

8x gluón

Z0 W+ W‐

+elbosón Higgs??? lapartículadeDios

¿QUÉ MANTIENELIGADOALASPARTÍCULAS?INTERACCIÓNELECTROMAGNÉTICA

LAINTERACCIÓNNUCLEARFUERTE

100vecesmásintensaquelaelectromagnética

LAINTERACCIÓNNUCLEARDÉBIL

LAINTERACCIÓNGRAVITATORIA

INTERCAMBIODEPARTÍCULASPORTADORASDELAINTERACCIÓN

Unavisiónnuevadelátomodehidrógeno

Y¿CUÁNDOHABLAMOSDELAANTIMATERIA?

AngelsandDemonsisadetectivestoryabouta secret society that wants to destroy theVatican using an antimatter bomb. In thebook,theantimatterisstolenfromCERN.

PORUNPUÑADODEANTIMATERIA

ANTIMATERIADIRAC(1928)postulalaexistenciadeunacompañeraparaelelectrón

En1931sedescubreelpositrón

Elantiprotónyelantineutrónnofuerondescubiertoshasta1954

p p

e+ e-

E=mc2

Electrones ypositrones seaniquilan para producirrayos γ (energía)

Anderson(1932)descubre elpositronpredicho por Dirac

¿CÓMOSETRABAJAENFÍSICADEPARTÍCULAS?

ACELERADORES DETECTORES

¿Elchoquehaliberadoalgunaspiezasdelinteriordelelectrónyelpositrón?

Lamasacalculadadecualquierade laspartículasresultantes ¡esmayor (o igual, pues algunasson electrones) que la de laspartículasiniciales!

Sí laenergíaseconserva,parecequenoquedamásremedioqueaceptarquelaenergíadelaspartículaspuede“convertirseenmateria”

DetectorALEPHdelaceleradorLEP

aéroport

GenèveAtlas

CMS

Alice

LHCb

PS

1954

2000

Doshaces deprotones

Energía decolisiónProtón +protón:7+7TeV

27Kmdeimanes conuncampode8.4Tesla

Helio superfluido enfriado a1.9°KLaestructura superconductora más grande delmundo

ElLHCSEHACONSTRUIDOENELTUNELDELLEP

LABÚSQUEDADELODESCONOCIDO

¿ Porqué laspartículasfundamentalestienenmasastandiferentes?Dosde losmayores misterios por resolver son cómo obtienen las partículas masa y quérelaciónexisteentrelamasaylaenergía.BUSQUEDADELAPARTÍCULADEHIGGS.

Al principio de nuestro Universo, existían cantidades iguales de materia yantimateria.Silamateriaylaantimateriafuesenimágenesexactamentesimétricas,sehubierananiquilado,produciendoenergía.Pero,¿ porqué quedó unexcesodemateria, creando lasgalaxias,el sistema solar ‐ connuestroplaneta ‐ ynosotrosmismos ? Estudiar la diferencias ínfimas que existen entre la materia y laantimateria.

Reproducir lascondicioneseneluniverso inmediatamentedespuésdelBig‐Bangparaentenderporqué elUniversoestalcomoloconocemoshoy.¿Materiaoscura?

Bloquesfundamentalesdeconstrucción

ValoresdelamasaenGeV*muypequeña:menoresque10‐9 perodistintade0.

Materiaordinaria

Copiasidénticas(másm

asa)

Elmecanismo deHiggs:delcampoalapartícula

THEATLASDETECTOR46mdelargopor25mdealto

UnejemplodecolisiónenelLHC

THEATLASDETECTOR

Zoom

Pixeldetector

EMcalorimeter

Hadronic calorimeter

Muonspectrometer

THECMSDETECTOR

800millones decolisiones porsegundo1Bosón deHiggsespera obtenersecada 90s

THEALICEDETECTOR

Reproducir elBig‐Bang

BacktotheBigBang

Naturaleza

Aliceexperiment

BigbangTemperaturaTiempo

Sopaquarksygluones<10‐5s

Formacióndeprotonesyneutrones2x1012 K4x10‐5s

Formacióndenúcleosligeros5x108 K3min

Formacióndeátomosneutros103 K380.000años

Formaciónestrellas25K2x108años

Formacióngaláxias<25K>2x108años

Hoy2.7K13.7billonesaños

Colisiones deátomos dePb

SP

S

L

HC

Una gráfica deviaje eneltiempo

SiLeonardodaVincihubieradibujadoelLHC…

LATRANSFERENCIATECNOLÓGICA(spinoffs)

Incorporaciónanuestravidadiaria:•Electrónica•Procesamientoindustrialymédicodelaimagen•Manejoyusodelaradiación•Metrologíaynuevosmateriales•Tecnologíasdelacomputaciónylainformación•…

CienciasBiomédicas:Positron EmisiónTomography (PET)

PacienteenseguimientoporcarcinomadepróstataestudiadoconPET/TACcon18F‐FDGy11C‐mitionina.Conambosradiofármacos seobservaunalesiónóseaenlacretailiacayunganglioperirectal.

CRYSTALCLEARPbWO4

CienciasBiomédicas:hadronterapia ybraquiterapia

Uso de protones, neutrones ypartículas pesadas en radioterapia:suprincipalatractivoes la formaenqueliberansuenergíaeneltumorypenetración proporcional a suenergía.Antiproton Cell Experiment.

La braquiterapia es un tratamiento porradiaciónqueseaplicadentrodelpaciente, lomás cercaposibledel cáncer. La radiación seadministra dentro del cuerpo con isótoposradioactivos que se introducen dentro dedispositivosdeadministracióncomoalambres,semillas o varillas. Estos dispositivos sedenominanimplantes.

Neutron Driven Element TransmuterProducciónderadioisótoposdealtaactividadycortavidamedia188Rey166Ho

Tecnologíasdelacomputaciónylainformación

CERN,…where the web was born http://

THEGRID

Tier‐030%computacióncon30000CPUs

¡Muchasgraciasatodos!