CERN Världens största laboratorium för partikelfysik

En presentation över ämnet: "CERN Världens största laboratorium för partikelfysik"— Presentationens avskrift:

1 CERN Världens största laboratorium för partikelfysik
Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

2 CERN – Ett världslaboratorium
CERN grundades 1954 Från början 12 medlemsländer Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

3 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
CERNs 20 medlemsländer OBSERVATÖRER: UNESCO EU Israel Turkiet SPECIELLA OBS. (för LHC): USA Japan Ryssland Indien Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

4 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
Partikel Fysik Studera naturens minsta beståndsdelar och deras växelverkan Litet = Hög Energi Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

5 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
Naturens Byggstenar ~1 m ~10-10 m ~10-14 m ~10-18 m Uppmätt vid CERN De minsta beståndsdelarna av all känd materia utgör tre generationer av kvarkar och leptoner Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

6 Naturens (Fyra) Krafter
Upptäckta 1984 på CERN Svag Förmedlas av W & Z0 Genererar radioaktivt sönderfall Regulerar solstyrkan Stark Förmedlas av gluoner Binder protoner och neutroner till atomkärnor Binder kvarkar till protoner och neutroner Tyngdkraften Förmedlas av gravitoner Får saker att falla Håller oss på jorden och jorden kring solen Elektromagnetisk Förmedlas av fotoner Håller elektronerna kring atomkärnan Skapar kemiska reaktioner Elektricitet, ljus, radio … Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

7 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
Anti-materia (1928) Liksom ekvationen x2=4 har två lösningar (x=2 och x=-2) hade Dirac två lösningar till sin ekvation. Både för en elektron med positiv energi och en med negativ energi. Slutsats... Alla partiklar har en anti-partikel med motsatt elektrisk laddning ! (1932) Bekräftades experimentelt anti-elektronen (positronen) existens. (1995) CERN producerar anti-väte... d.v.s. anti-materia. Paul Dirac ATHENA Anti-väte spektroskopi på CERN Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

8 Anti-materia till en bomb ?
Ett gram anti-materia innehåller energi som motsvarar en Hiroshima bomb (20 kton TNT) Men det är omöjligt att lagra anti-materia så CERNs forskning kommer inte att leda till några nya vapen. Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

9 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
Partikel Fysik Teori Snabbt Klassisk (Newton) Mekanik Relativitets Teori Kvant Mekanik Kvant Fält Teori Litet Leptoner + Kvarkar + Kraft-partiklar Standard Modellen Beskriver med utmärkt noggranhet ”alla” utförda partikelfysik experiment! Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

10 The Large Hadron Collider (LHC)
27 km lång proton-proton kolliderare som kommer starta våren 2008. Den består av mer än 2000 supraledande magneter. Kollisions energi: 14 TeV = vilomassan hos 15 millioner protoner. Protonernas hastighet är 99, % av ljushastigheten. En miljard kollisioner per sekund. 360 MJ lagrad energi i en av strålarna. ( 360MJ ~ Energin hos ett tåg i 150 km/h eller i explosionen av 77 kg TNT) Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

11 The Large Hadron Collider
Experiment ATLAS: Proton-proton kollisioner CMS: ALICE: Atom-atom LHCb: kollisioner som ger b-kvarkar. CMS CERN LHCb ALICE ATLAS CERN Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

12 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
LHC / ATLAS Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

13 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
ATLAS Experimentet ATLAS Experimentet Längd: 44m Diameter: 22m Vikt: 6000 ton Kollaboration: 1800 fysiker (>160 Univ., 34 Länder) Myon detektor Hadrons kalorimeter Elektromagnetisk kalorimeter Spår detektor Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

14 Detektering av partiklar
Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

15 Detektering av partiklar
Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

16 Detektering av partiklar
Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

17 Verksamheter i Lund: Detektor av övergångsstrålning
TRT detektorn består av tusentals gasfyllda strån med en tunn tråd i mitten. Partiklar som passerar igenom stråna ger signaler som används för att rekonstruera partiklarnas banor. Elektroner producerar en speciell typ av strålning i detektorn som kan användas för att identifiera dem. Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

18 Verksamheter i Lund: Absorbator
Myoner är partiklar som kan gå igenom många meter materia. I ATLAS finns 2800 ton absorbator material för att stoppa andra partiklar. På detta vis kan man identifiera myonerna. Koppar gjuts i Armenien. !00 ton tunga järn element har producerats i Tjeckien. 9m stora stålplattor har tillverkats i Serbien. 10 m höga strukturer har gjorts i Bulgarien. Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

19 Verksamheter i Lund: Myon detektor
Myon detektorer Myon detektorer Absorbator Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

20 Vilka problem återstår att lösa ?
Mörk Materia Rotationshastigheten hos stjärnorna i galaxer är för hög för att kunna förklaras av den kända materian. Skulle kunna förklaras av nya partiklar som kan upptäckas vid LHC ! Mörk Energi Universum expanderar inte med en konstant hastighet. En okänd repulsiv kraft verkar mellan galaxerna. Denna anses vara orsakad av en mystisk mörk energi. Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

21 Vilka problem återstår att lösa ?
Förening av krafterna Teoretiskt Motiverat En krafts styrka varierar med energin där den studeras. Om olika krafters styrka sammanfaller vid någon högre energi kan de vara olika skepnader av samma sak. Detta känner vi igen från en teori som förklarar både den svaga och den elektromagnetiska kraften. Alla kända krafter sammanfaller nu NÄSTAN !! Förklaringen kan ges av nya partiklar som kan upptäckas vid LHC ! Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

22 Vilka problem återstår att lösa ?
Vad är Mörk Energi ? Vad är Mörk Materia ? Vad hände med all Anti-Materia ? Hur får partiklarna sin Massa ? (Higgs ?) Varför är Gravitationen så Svag ? (Extra Rumsdimensioner ?) Kan de olika Krafterna vara Samma Sak ? ...... !! LHC kan ge svaret !! Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

23 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
Och man får på köpet .... Data Teknik World Wide Web Dator Grid Partikel Detektor Teknik Strålbehandling Medicinska instrument Kärnavfalls Förbränning Transmutation Supraledande Magneter Strålningstålig Elektronik ...... Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

24 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
The World Wide Web Den viktigaste spinn-off effekten från partikelfysiken är World Wide Web som uppfanns på CERN för att fysikerna enkelt skulle kunna förmedla information mellan datorer i olika länder. Världens första web-server. Tim Berners-Lee uppfinnaren av World Wide Web. Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

25 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
Klimat forskning Kosmisk strålning kan påverka moln bildningen i jordens atmosfär och därmed också klimatet ! ”Cloud” experimentet på CERN skall studera detta genom att bestråla en s.k. dimkammare med hjälp av CERNs accelerator komplex. Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

26 Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet
Dimkammare Dimkammar foto från experimentet som upptäckte positronen. Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet

27 Och nu är det dags att besöka…..
ATLAS Vincent Hedberg - CERN & Lunds Universitet