Fyzika elementárních částic

Prezentace na téma: "Fyzika elementárních částic"— Transkript prezentace:

1 Fyzika elementárních částic
Atomy, jádra a elektrony... a co dál ? Jsou elementární částice skutečně elementární ? Jak spolu interagují ? Existují další, dosud neznámé, částice ? Jak je hledat ? Urychlovač LHC, experiment ATLAS: hadronový kalorimetr Tilecal vnitřní detektor, SCT

2 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK
Atomy, jádra ... a co dál ? Atomové jádro: jádro: protony neutrony obal: elektrony Je to ale všechno ? Není ! Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

3 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK
Složení hmoty Dosud objeveny 3 rodiny fermionů (poločíselný spin) = částic hmoty: kvarky, ze kterých jsou složeny hadrony (proton, neutron, ...) leptony (elektron, neutrino) Stabilní pouze první rodina, z ní se skládá veškerá hmota ve vesmíru Ostatní dvě rodiny: částice podobných vlastností, ale výrazně hmotnější a nestabilní (rozpadají se) Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

4 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK
Interakce částic Kdo/co jsou nositelé těchto interakcí ? Další částice: silná interakce: gluony slabá interakce: bosony W, Z elektromagnetismus: foton gravitace: graviton (?) Tyto částice nazýváme bosony (celočíselný spin) Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

5 Současný stav poznání: Standardní model
Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

6 Existují další částice ?
V současném Standardním modelu dosud experimentálně neobjevena jedna částice: Higgsův boson Další možné objevy: supersymetrie: možné rozšíření Standardního modelu, každá částice by měla svého hmotnějšího partnera čtvrtá rodina fermionů struktura kvarků více dimenzí Jak to zjistit ? Neznámé částice si vyrobíme a uvidíme... Ale jak ? ve srážkách známých částic při vysokých energiích nová částice je nestabilní a ihned se rozpadne. Detekujeme ale její rozpadové produkty Co k tomu potřebujeme ? velké urychlovače detektory částic Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

7 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK
Urychlovač LHC Large Hadron Collider: staví se v evropské laboratoři pro fyziku částic (CERN) bude srážet protony s protony o celkové energii 14 TeV dva velké experimenty: ATLAS CMS Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

8 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK
Experiment ATLAS Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

9 Hadronový kalorimetr Tilecal (1)
Úkol kalorimetru: měření energie částic v závislosti na směru Jak se to dělá: do kalorimetru vstoupí vysokoenergetická částice (více částic), která se postupně zastaví/zničí v interakcích s materiálem kalorimetru v aktivních částech kalorimetru částice a její produkty zanechají signál, který je úměrný původní energii vstupující částice Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

10 Hadronový kalorimetr Tilecal (2)
Princip: složen ze železa a scintilátorů nabité částice produkují ve scintilátoru světelný záblesk, který je veden optickými vlákny do fotonásobičů, kde je převeden na elektrický signál Mechanika: složen ze 3 válců, každý sestává ze 64 modulů celková váha cca 2800 tun Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

11 Hadronový kalorimetr Tilecal (3)
Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

12 Tilecal: svazkové testy (1)
prověření funkčnosti jednotlivých komponent kalibrace svazkem částic o známé energii měření základních parametrů (linearita, rozlišení) Příklad odezvy (180 GeV ): Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

13 Tilecal: svazkové testy (2)
Výsledky: základní parametry: linearita a rozlišení provnání se simulacemi MC simulace: , =0.35 Experiment:svazky  E=52E  5.5 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK

14 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK
Tilecal v Praze Na čem se podílíme: výroba submodulů pro část kalorimetru výroba některých optických komponent výroba a testování napěťových zdrojů analýza dat ze svazkových testů: odezva mionů linearita a rozlišení eletronů metody na zlepšení rozlišení analýza signálu z analogového výstupu pro trigger Přijďte nám pomoct Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK