buscando la materia oscura en el lhc - semana de la ciencia 2014

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Aceleradores de partculas: el LHC

Buscando la Materia Oscura en el LHC

De questamos hechos?Disciplinas de la Ciencia

De qu estamos hechos?

Una nueva tabla peridica!

Gluones (8) QuarksMesonesBarionesNcleosGraviton ?Bosones (W,Z)AtomosLuzQumicaElectrnicaSisteme solarGalaxiasAgujeros negrosDesintegracin nRadioactividad betaInteracciones de los neutrinosFusin en el solFuerteFotnGravitacionalDbilGrupo de Fsica Experimental de Altas Energas, U. OviedoElectromagneticaTauMuonElectronTauNeutrinoMuonNeutrinoElectronNeutrino-1-1-1000BottomStrangeDownTopCharmUp2/32/32/3-1/3-1/3-1/3 cada quark: R, B, G 3 coloresQuarksCarga elctricaLeptonesCarga elctricaneeupdownquarksleptones...La masa de las partculasTopLa razn est relacionada con la existencia de una nueva partcula llamada el bosn de Higgs descubierta en 2012Higgs(125 GeV)6

Premio Nobel Fsica 2013

El mayordescubrimiento cientfico de los ltimos 50 aos

Hay la

algo ms?

La rotacin de las galaxias

Vera Rubin

Lentes gravitatorias y colisiones de cmulos

Choque de cmulosEn azul la materiaoscuraLente gravitatoria causadapor materia oscura

Qu ms hay ah fuera?Satlite Plank Resultados de marzo de 2013

De qu est hecha la materia oscura?(pregunta para un fsico de partculas)Tiene que ser algo que no hayamos visto an!

O bien pesa mucho y no lo hemos producido en nuestros experimentos....

... o bien interacta muy poco con las partculas que conocemos y se produce con muy poca frecuencia...

... o ambas cosas ...

La naturaleza est llena de cosas simtricas

Construimos cosas simtricas

Y si nos inventamos una nueva simetra que relacione fermiones y bosones?La upersimetra

No se vayan todava: an hay ms! Unificacin de fuerzas

EMDbilFuerteDnde se estudian al mismo tiempo los constituyentes de la materia y el origen del Universo?El microscopio ms potente

CERN... tambin un telescopio... y una mquina del tiempo

EL CERNInvestigacin y DescubrimientoFormacinTecnologaColaboracin

El mayor laboratorio del mundo en Fsica de Partculas1949 Propuesto por Louis de Broglie1954 Fundacin2020

El CERN en NmerosUsuarios CERN - Septiembre 2012212121Miles de cientficos de todo el mundo

Esto es el LHCEl experimento ms grande del mundoEl acelerador: LHCCERN (Meyrin)Lago LemnAerop. GinebraSPSEl largo camino del LHC y los detectores-2025 o 2030 LHC FUNCIONANDO2015A la caza de la materia oscura2012Observa de una partcula consistente con el Higgs2009/10Comienzo del LHC2008CMS listo para las primeras colisiones protn-protnSe completan las cavernas 2000Comienza el ensamblado en superficie. Cierre del LEP 1998 Comienzo de la construccin (TDRs)Firma del MoU de Construccin1996Aprobada su construccin1994Technical Proposals Approved1993LoI (ATLAS y CMS)1992Reunin General sobre Fsica del LHC y Detectores, Evian les BainsECFA LHC Workshop, AachenEl Long-Range Planning Committee recomienda el LHC como eleccin de futuro para el CERN1984 Workshop on a Large Hadron Collider in the LEP tunnel, LausanneProyecto de 25 + 20 aos

24

27 km a 99.9999% de la velocidad de la luz...Acelerando las partculas...

Un conjunto de cavidades de radiofrecuencia El campo de aceleracin es de 5 Millones de Voltios por metro Frecuencia 400 MHz 26

Se usan electroimanes dipolares para acelerar los protones y mantener su trayectoria. Cada uno tiene 15m de longitud y pesa 35 Tm.Existen 20 km de estos imanes superconductores y para enfriarlos a 1.9 K se usan 96 Tm de He superfluidoSe requieren campos magnticos de 8.3 T para mantener la trayectoria de los protones, cada uno con una corriente de 11,700 A. En una casa familiar medio se usan menos de 70 A.Curvando las partculas...2727

El lugar ms fro del universoHelio lquidoT = -271,3 oCUniversoT=-270,5 oC

El espacio ms vaco del Sistema Solar

10-13atmsferas, diez veces menos que la presin de la Luna!

La energa almacenada por los todos los imanes del LHC a 14 TeV es de 10.4 GJuliosEsa energa hay que descargarla en 40 seg!!!

Comparando con los aceleradores previos:Campo magntico: x 2Energa del haz: x 7Energa almacenada: x 200

10 GJ A380 @ 700 km/h

Transformamos energa en masaChoque de protones

Los detectores......donde colisionan los protones

33

Los detectores ms grandes y sofisticados jams construidos

El lugar ms caliente del universo160 000 000 000 000 000 oC

Instalados en cavernas enormes bajo tierra

En las cavernas en las que estn los experimentos cabra la catedral de Len10 pisos de altura!

a 100 m bajo tierra

El desafo de mover miles de toneladas

Dave Barney37Long shut down I

3838La cmara de fotos ms precisa...

100M pixeles 40M fotos/sDatos 15000 TB/aoPor experimento!Solo se almacenan 600 cada segundoEl sistema de computacin ms potente del mundo

Tenemos que encontrar 1 suceso (colisin) entre 10.000.000.000.000 El 80% de la computacin de CMS se hace fuera del CERN en centros repartidos por todo el mundo:Proporcionando ms de 20.000 coresQue procesan 15 millones de GB de datos al aoQue producen 5000 millones de simulaciones al aoEn la Universidad de Oviedo hemos instalado un Tier-3 y participamos en el Tier-2 espaolAdems disponemos de un CMS Centre que nos sirven como:Centro de control remoto del experimentoCentro de divulgacin cientficaComputacin

Y el resultado es......Una colisin en CMS

Raw SET~2 TeV14 jets with ET>40Estimated PU~5043Peticiones en navidad de un fsico de partculas

El bosn de Higgs!

20112013La materia oscura!Y esto...para qu sirve?Aplicaciones prcticas?1897 - J.J. ThomsonEl electrn

Thomson describiendo en 1934 el posible impacto de su descubrimiento del electrn en 1897:

Podra algo parecer menos prctico que un cuerpo que es tan pequeo que su masa es una fraccin insignificante de la masa de un tomo de hidrgeno?...

... que es tan pequeo que un conjunto de estos cuerpos igual a la poblacin mundial total no poda haber sido detectado por ningn medio conocido por la ciencia en ese momento.

4646

Tecnologa e InnovacinAplicaciones mdicas

Combinacin de la Fsica, la Biologa y la Medicina en la lucha contra el cncer

Acelerando haces de partculas~30.000 aceleradores en el mundo~17.000 usados en Medicina

Tecnologa e InnovacinAplicaciones mdicas

Hadronterapia

Tumour TargetProtones

Iones ligerosRayos Xprotones

El CERN coordina la investigacin en este campo

CarbonoProtnNeutrnElectrnTecnologa e Innovacin Aplicaciones mdicasDetectando partculas: PET

Las tcnicas de tomografa por emisin de positrones utilizan la antimateria (los positrones) emitida por un radiofrmaco para producir un par de fotones al aniquilarse con otro electrn del cuerpo.

Los detectores utilizados derivan directamente de los que se utilizan en los grandes detectores de Fsica de Partculas

...la World Wide Web...

Tcnicas de Computacin- La Grid -160 centros35 pases

Desarrollos industrialesLas tcnicas de vaco ultra alto se utilizan para mejorar el aislamiento de las cmaras de calor de los paneles solares incrementando su eficiencia.Las necesidades del LHC han propiciado la creacin de rapidsimas redes de comunicacin utilizadas en todo el mundo. Y mucho ms...Criogenia para conservacin de los alimentosSuperconductividad en levitacin magntica, transporte eficiente de la energa elctrica

Paneles solares en el aeropuerto de Ginebra fabricados por una empresa espaola.Muchas Gracias!Para saber ms sobre...... el CERNWeb: http://www.cern.ch... el CPAN [C. Nacional de Partculas,Astropartculas y Nuclear]Web: http://www.i-cpan.es ... el grupo de Fsica Experimental de Altas EnergasWeb:http://www.hep.uniovi.esTwitter:@uniovihep

BackupCmo vemos los resultados los fsicos?

Por qu slo hay materia?Dnde est la antimateria?Si el Universo comenz puramente a partir de energa debera contener la misma cantidad de materia que de antimateria. Si hubiese la misma cantidad de materia que antimateria se hubiera aniquilado entre s.

Pero an estamos aqu y no se ha encontrado evidencia para aglomeraciones de antimateria.

Por cada 109 pares de partculas-antipartculas producidas en la llamada bariognesis (10-6 segundos despus del Big Bang), parece que hay un exceso de 1 partcula TODO LO QUE SE VE EN EL UNIVERSO HOY es ese exceso

Algunas leyes de la Naturaleza podran no ser IMPARCIALES entre materia y antimateria (Charge-Parity Violation)

Oportunidades en el CERN(http://cern.ch/jobs)

Oportunidades en el CERN(http://cern.ch/jobs)

Cosas que hacer en el CERN...