ATLAS Eksperiment

Iris Borjanović za ATLAS grupu

Insituta za fiziku Beograd

The International Particle Physics MasterClass Belgrade 2011

Sadržaj predavanja

Zadatak ATLAS eksperimenta ATLAS detektor Šta je do sada izmereno na ATLAS-u i

koja su dalja očekivanja

Zadatak ATLAS eksperimenta

Standardni ModelFizičari su razvili teoriju, tzv.

Standardni model, koja opisuje čestice i sile koje deluju izmedju njih.

Sve čestice i interakcije se opisuju preko:

- 6 leptona

- 6 kvarkova

- nosilaca interakcije

Sve poznate čestice materije su leptoni ili su sastavljene od kvarkova, a intereaguju izmenom prenosilaca interakcije

Uprkos velikom uspehu, Standarni model nije kompletan i otvara niz novih pitanja na koja će ATLAS pokušati da odgovori.

Potencijalna otkrića na ATLAS-udala bi odgovore na pitanja o...

- Poreklu mase (Higs bozon)

- Neotkrivenim simetrijama (supersimetrične čestice)

- Tamnoj materiji

- Antimateriji

- Novim dimenzijama

- Novim fenomenima

Na ATLASu će se takodje raditi i precizna merenja

parametara Standardnog modela

Poreklo mase

Zašto elementarne čestice imaju

tako različite mase ?

Da bi objasnili ove misterije, teoretičari su pretpostavili postojanje

nove čestice, Higs bozona. Ako ona postoji biće moguće

detektovati je na ATLASu!

Supersimetrija

Standardni model ne opisuje gravitaciju. Moguć okvir za ujedinjenje sve 4 interakcije daje Supersimetrija.

Uključivanjem supersimetrije proširuje se spektar čestica u Standardnom modelu, tako što se svakoj poznatoj elementarnoj čestici pridružuje njen supersimetrični partner čiji se spin razlikuje za ½ čime se broj čestica duplira.

Do sada ni jedna supersimetrična čestica nije otkrivena što znači da one moraju biti teže od postojećih čestica.

Potraga za SUSY česticama je jedan od glavnih zadataka na ATLAS detektoru

Tamna materija

- LHC na malim skalama kreira uslove koji su postojali u ranom univerzumu odmah nakon velikog praska.

- Na ATLASu će pokušati da se otkrije zašto najveći deo materije u univerzumu sačinjava nepoznata vid materije, takozvana tamna materija

- Ako su konstitutienti tamne Ako su konstitutienti tamne materije nove čestice, onda mi materije nove čestice, onda mi trebalo biti moguće detektovati ih trebalo biti moguće detektovati ih na ATLASu.na ATLASu.

Evidence for dark matter can be seen in the collision of two clusters of galaxies.

Dodatne dimenzije

- U stanju smo da opazimo I vizuelno zamislimo svet u 3 dimenzije iako on možda može da postoji i u više dimenzija.

- Pokazatelj eventualnih dodatnih dimenzija može biti činjenica da je gravitaciona interakcija mnogo slabija od ostale tri interakcije. To je zato što se gravitaciono polje možda prostire u drugim dimenzijama.

- Na ATLAS eksperimentu bi potvrda postojanja ekstra dimenzija mogla da se vidi u dogadjajima u kojima graviton nestaje u ekstra dimenzijama. U takvim dogadjajima ATLAS bi detektovao veliku nedostajuću energiju u dogadjaju.

(Dali, The Disintegration of the Persistence of Memory, 1954)

Artist’s view of extra dimensions

Gravity may see dimensions we cannot

Antimaterija

- Na početku univerzuma su postojale jednake količine materije i antimaterije.

- Da su materija i antimaterija ogledalski suprotne onda bi se one medjusobno u potpunosti anihilirale I pretvorile u energiju.Kako to onda da je ostao prisutan deo materije koji je formirao galaksije, solarni sistem, našu planetu i nas ?

- Na ATLASu će biti izučavana tanana razlika koja postoji između materije I antimaterije

Nove sile

Dejstvo sile opisuje se izmenom čestica

nosilaca interakcije:

foton – elektromagnetna interakcija

gluon – jaka interakcija

W/Z bozon – slaba interakcija

Ako u prirodi postoje dodatne sile, postojaće I nove čestice, nosioci tih interkacija, kao što su na primer pretpostavljeni W' I Z' bozoni.

ATLAS detektorA Toroidal Lhc ApparatuS

ATLAS DETEKTOR

Gde je ATLAS smešten

Sastavljan je kao “brod u boci”

Decembar 2007

Maj 2007

Juni 2007

Juni 2003Oktobar 2004

Novembar 2006

Instalacija detektora

ATLAS kolaboracija

U eksperimentu učestvuje preko 3000 istraživača (169 univerziteta i 37 zemalja). Među njima su i istraživači iz Instuta za fiziku u Beogradu.

IF, Beograd, doprinos ATLAS eksperimentu:Dva diska (svaki 88.3 t, prečnik 9m) za zaštitu mionskih komora od zračenja

ATLAS detektor

Oblik cilindričniDužina = 55 m Širina = 32 m

Visina = 35 m Težina = 7000 t

Najveći detektor u fizici čestica koji je ikada izgradjen

Osnovne komponente ATLAS Detektora:Unutrašnji detektorElektromagnetni kalorimetarHadronski kalorimetarMionski spektrometar

Šta meri ATLAS detektor

• Odredi pravac i izmeri impuls i znak naelektrisanih čestica• Izmeri energiju elektrona i fotona u bilo kom pravcu u odnosu

na mesto interakcije• Meri energiju hadrona (protoni, pioni, neutroni, itd.)• Identifikuje elektrone • Identifikuje mione• Razlikuje da li neka čestica potiče direktno iz mesta interakcije

ili je njen verteks pomeren (secondary vertex)• Zaključi (na osnovu odrzanja impulsa) o eventualnom

prisustvu nedetektabilnih čestica – neutrina u dogadjaju• Sve to obavi dovoljno brzo tako da omogući izdvajanje 10-100

potencijalno interesantnihh dogadjaja u sekundi (od 109 sudara/sec) i sačuva datu informaciju

• Omogući dovoljno dug i pouzdan rad

Interakcije čestica sa različitimkomponentama detektora

Unutrašnji detektor je najbliži tački sudara dva protona I meri pravce, impulse i znake naelektrisanja nastalih čestica. Sastoji se od tri različita sistema senzora smeštenih unutar magnetnog polja koje je paralelno liniji snopa.

Unutrašnji detektor

KalorimetriKalorimetriKalorimetri imaju vaznu ulogu u merenju energije naelektrisanih I neutralnih čestica i daju najveći doprinos odredjivanju nedostajuće transferzalne energije.

Mionski spektrometar

Okružuje kalorimetre, identifikuje mione i meri njihove impulse savelikom preciznošćupomoću njihovog skretanja u magnetnom polju koje proizvodeveliki superprovodni toroidni magneti.

F.Gianotti, ATLAS Week, 28/2/2011 28

Na ovom slajdu je prikazan po jedan grafik iz svakog od 19Nedavno publikovanih/submitovanih radova

Detektori na LHC-u traže „dragi kamen u moru peska”

Dominiraju SM procesi u odnosu na retke nove procese-“novu fiziku van SM”

Zaključak

Što bude vŠto bude viišše podatakae podataka biće više nove fizike! biće više nove fizike!

Predstoji nam veoma uzbudljiv period !!!Predstoji nam veoma uzbudljiv period !!!

Neke interesantne web strane:

www.particleadventure.ipb.ac.rs

www.kosmologija.ipb.ac.rs

www.atlas.ipb.ac.rs

Kontakt ATLAS grupe Insituta za fiziku Beograd: atlas@ipb.ac.rs