LHC söker kvark-gluonplasma, Higgs och nya partiklar ... - Skolverket
LHC söker kvark-gluonplasma, Higgs och nya partiklar ... - Skolverket
LHC söker kvark-gluonplasma, Higgs och nya partiklar ... - Skolverket
Transform your PDFs into Flipbooks and boost your revenue!
Leverage SEO-optimized Flipbooks, powerful backlinks, and multimedia content to professionally showcase your products and significantly increase your reach.
Om <strong>Higgs</strong>-<strong>partiklar</strong> <strong>och</strong> <strong>LHC</strong><br />
Rikard Enberg<br />
Uppsala universitet<br />
rikard.enberg@physics.uu.se<br />
Inspirationsdagar för lärare, Luleå, 15 november 2012
Genèvesjön<br />
Mont Blanc<br />
Genèves<br />
flygplats<br />
<strong>LHC</strong>: protonaccelerator i en 27 km lång tunnel,<br />
100 m under marken
4 juli 2012: <strong>Higgs</strong>-partikeln upptäckt vid CERN:s <strong>LHC</strong>?
Men vad är <strong>Higgs</strong>-bosonen?<br />
Har vi upptäckt den?<br />
Varför är den så intressant?<br />
Och vad är <strong>LHC</strong>?<br />
Varför behöver vi den?
Hur beskrivs världen inom<br />
partikelfysiken?<br />
Materiens allra minsta beståndsdelar beskrivs av<br />
en teori som kallas Standardmodellen<br />
Enligt den består allting av en uppsättning elementar<strong>partiklar</strong><br />
som växelverkar med varandra genom 4 sorters krafter:<br />
stark kraft – svag kraft – elektromagnetism – (gravitation)<br />
Det finns 12 olika materie<strong>partiklar</strong> <strong>och</strong> några olika kraft<strong>partiklar</strong>
Upptäckt år 2000<br />
Particle Physics Education CD-ROM ©1999 CERN
Materie<strong>partiklar</strong><br />
<strong>kvark</strong>ar leptoner<br />
up charm top <br />
<br />
down<br />
strange<br />
bottom<br />
<br />
elektro-<br />
svag<br />
Standardmodellen<br />
el. laddning<br />
+2/3 1<br />
All synlig materia i universum (4%)<br />
består av bara tre elementar<strong>partiklar</strong>:<br />
1/3 0<br />
upp<strong>kvark</strong>, ned<strong>kvark</strong> <strong>och</strong> elektron<br />
massa massa<br />
(Men det finns flera gånger<br />
mer mörk materia)<br />
Krafter utbytes<strong>partiklar</strong><br />
e <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
e <br />
<br />
elektro-magnetism foton <br />
svaga kraften Z 0 , W + , W <br />
starka kraften 8 gluoner g<br />
gravitation graviton ?<br />
+ <strong>Higgs</strong>-partikeln som ger <strong>partiklar</strong> massa!?
Kraftfältets kvanta förmedlar växelverkan<br />
(virtuella <strong>partiklar</strong>):<br />
Elektro-magnetism: foton, <br />
Starka kraften: gluon, ”klisterpartikel”<br />
tid<br />
Kvantfältteori utbytes<strong>partiklar</strong><br />
Feynman-diagram:<br />
blå<br />
<strong>kvark</strong><br />
röd<br />
<strong>kvark</strong><br />
röd-antiblå<br />
gluon<br />
röd<br />
<strong>kvark</strong><br />
blå<br />
<strong>kvark</strong><br />
rum<br />
Kvarkar växelverkar genom gluon-utbyte<br />
Teori: Quantum ChromoDynamics = QCD<br />
(kvantkromodynamik)
Standardmodellen<br />
• Säger VAD allt består av <strong>och</strong> HUR allt växelverkar<br />
• Det finns fenomen som inte beskrivs av standardmodellen:<br />
mörk materia, mörk energi, neutrinomassor, asymmetrin<br />
mellan materia <strong>och</strong> antimateria, ...<br />
• Den fysik som beskriver vardagen är i princip känd<br />
• Vi letar efter att finna de fundamentala naturlagarna<br />
Men även om vi hittar dem kommer det<br />
att finnas oändligt mycket att förstå
Standardmodellen på en sida:<br />
L =
Standardmodellen på en tshirt
Elementar<strong>partiklar</strong>nas massa<br />
Mass<br />
100 GeV<br />
1 GeV<br />
1 MeV<br />
< 1 eV
”<strong>Higgs</strong> ger massa åt allting”<br />
Stämmer bara delvis<br />
• <strong>Higgs</strong>-mekanismen gör att vissa elementar<strong>partiklar</strong> får<br />
massa: W, Z, <strong>kvark</strong>ar, laddade leptoner (t.ex. elektronen)<br />
• Neutriner har massa men vi vet inte om det är <strong>Higgs</strong> eller<br />
någon annan mekanism<br />
• Mörk materia: okänt, behöver inte vara <strong>Higgs</strong><br />
• Sammansatta <strong>partiklar</strong>: protoner, neutroner, mesoner:<br />
bara en liten, liten del av massan kommer från <strong>Higgs</strong><br />
• Svarta hål...
Men det är viktigt ändå!<br />
Det mesta av vår massa kommer inte från <strong>Higgs</strong>:<br />
Protonerna <strong>och</strong> neutronerna i våra atomkärnor får massa av<br />
bindningsenergi<br />
Men elektronerna skulle vara masslösa utan <strong>Higgs</strong>:<br />
Då skulle atomer vara mycket annorlunda, eller inte bildas alls
Massa ger tröghet:<br />
Vad är massa?<br />
Newtons andra lag: a = F/m<br />
Jag kommer att beskriva <strong>Higgs</strong>mekanismen:<br />
Partiklar saktas ned av ett fält som finns överallt i<br />
universum — <strong>Higgs</strong>fältet<br />
Vi ser detta som massa<br />
(dvs inte alla energi är kinetisk energi)<br />
Men vad är detta ”<strong>Higgs</strong>fält” <strong>och</strong> varför behöver vi det?
Speciella relativitetsteorin:<br />
Vad är massa? (2)<br />
massan är ett objekts energi i dess vilosystem<br />
Relativitetsteori + kvantmekanik:<br />
nu måste vi göra en liten utvikning (överkurs)<br />
<strong>och</strong> tala om symmetrier
Vad är en partikel?<br />
Vi kan använda symmetrier för att klassificera <strong>partiklar</strong><br />
Faktaruta: Rumtid <strong>och</strong> symmetrier<br />
En partikel = en irreducibel representation<br />
av ”Poincarégruppen” som består av translationer,<br />
rotationer <strong>och</strong> Lorentztransformationer<br />
En partikel karaktäriseras av två kvantiteter:<br />
• massa m = egenvärde av operatorn P 2<br />
• spinn j = egenvärde av operatorn J 2<br />
Massa är fundamentalt: har med rumtidens symmetrier att göra!
Exempel<br />
Symmetri <strong>och</strong> invarians<br />
• Newtonsk fysik: invarians under translationer & rotationer<br />
rörelsemängdens & rörelsemängdsmomentets bevarande<br />
• Kvantmekanik: invarians under rotationer<br />
kvantisering av rörelsemängdsmoment<br />
j = 0, 1/2, 1, 3/2, …<br />
Symmetrier är extremt viktiga i fysiken<br />
(Noethers teorem, gruppteori)
Vad är en partikel? (2)<br />
Kvantfältteori:<br />
En partikel är en fluktuation (ett kvantum) av ett fält<br />
Den är en krusning (en liten våg) i ett fält<br />
Ett fält är någon kvantitet som har ett definierat värde<br />
i varje punkt (kan vara noll)
Gaugesymmetri<br />
Konceptet gaugesymmetri kommer från elektromagnetism:<br />
En gaugetransformation är en ”lokal” transformation som<br />
beror på rumskoordinater<br />
Grundläggande princip:<br />
Fysiken ska inte bero på val av jord,<br />
dvs var den elektrostatiska potentialen är noll:<br />
Globalt: V(x) V(x) + const ej observabelt<br />
Lokalt : V(x) V(x) + f(x) observabelt<br />
Kräv invarians under lokal transformation:<br />
Kompensation behövs. Kommer från magnetfältet.<br />
<br />
E <br />
V<br />
(x)
Gaugesymmetri <strong>och</strong> växelverkan<br />
• Så, gaugesymmetri kräver extra fält<br />
(för att ta ut effekten av gaugetransformationer)<br />
• De kompenserande fälten är kraftfält<br />
(magnetfältet i exemplet)<br />
• All växelverkan mellan <strong>partiklar</strong> i en gaugeteori<br />
är en konsekvens av kravet på gaugesymmetri<br />
• Gaugesymmetri (+ “renormerbarhet”)<br />
bestämmer exakt vilka krafter det finns i teorin!
Nu har vi ett allvarligt problem<br />
Standardmodellens gaugesymmetri<br />
tillåter inte <strong>partiklar</strong> att ha massa!<br />
Det förefaller vara inkonsistent med data…?<br />
Men kanske vi kan bryta mot symmetrin<br />
på något kontrollerat sätt???
<strong>Higgs</strong>mekanismen
Standardmodellens lösning<br />
Massor kommer från spontant symmetribrott<br />
Detta kallas för <strong>Higgs</strong>mekanismen:<br />
• Utvecklad av <strong>Higgs</strong>, Brout, Englert, Guralnik, Hagen, Kibble,<br />
Anderson (ca. 1964)<br />
• Inlemmad i Standardmodellen<br />
av Weinberg <strong>och</strong> Salam (Nobelpris 1979)
Spontant symmetribrott<br />
Pennan kommer att falla, men mekanikens<br />
ekvationer är cylinder-symmetriska<br />
Om vakuum (grundtillståndet) inte är symmetriskt,<br />
men rörelseekvationerna är symmetriska,<br />
då har vi spontant symmetribrott
<strong>Higgs</strong>mekanismen<br />
energi<br />
energi<br />
elektromagn. fält <strong>Higgs</strong>fält<br />
fältstyrka <br />
Peter <strong>Higgs</strong><br />
<strong>Higgs</strong>fält 0 ger lägst energi vakuum = tillstånd med lägst energi<br />
allestädes närvarande “bakgrundsfält”<br />
som <strong>partiklar</strong> växelverkar med <strong>och</strong> därigenom blir massiva !
Spontant symmetribrott<br />
Diskret symmetribrott<br />
(en dimension)<br />
Kontinuerligt symmetribrott<br />
(2 eller fler dimensioner)<br />
Picture from A. Pich, arXiv:0705.4264
<strong>Higgs</strong>-bosonen<br />
Peter <strong>Higgs</strong> var den första som föreslog att <strong>Higgs</strong>fältets<br />
kvanta motsvarar en partikel: <strong>Higgs</strong>bosonen<br />
Dess massa förutsägs inte av teorin, men<br />
upptäckten av <strong>Higgs</strong> <strong>och</strong> mätningen av dess massa<br />
ger oss nu den sista fria parametern i Standardmodellen<br />
Hur starkt higgsbosonen växelverkar med andra<br />
<strong>partiklar</strong> står i proportion till deras massa
<strong>Higgs</strong>mekanismen
Sammanfattning<br />
• Massa har många roller: tröghet, viloenergi, symmetri, gravitation<br />
• Standardmodellen bygger på gaugesymmetrier<br />
• Dessa gaugesymmetrier kräver att alla <strong>partiklar</strong> är masslösa<br />
• Därför måste symmetrin brytas<br />
• Spontant symmetribrott (<strong>Higgs</strong>mekanismen)<br />
• Detta leder till en <strong>Higgs</strong>boson
<strong>LHC</strong>
Vad är <strong>LHC</strong> (”Large Hadron Collider”) ?<br />
Kanske den största <strong>och</strong> mest avancerade<br />
apparat som någonsin byggts<br />
Men totalkostnaden är inte så vansinnig:<br />
≈ 1 Öresundsbro dvs. 4 miljarder euro<br />
Apolloprojektet: 120 miljarder dollar (i dagens penningvärde)<br />
ISS (rymdstationen): 120 miljarder dollar<br />
ITER (fusionsreaktorn): 13 miljarder euro
Vad studeras vid <strong>LHC</strong>?<br />
Testa det vi redan vet!<br />
• Standardmodellens parametrar<br />
• Stämmer det Standardmodellen säger?<br />
Vad vi inte vet: olösta gåtor!<br />
• Partiklars massa – <strong>Higgs</strong>?<br />
• Kvark-<strong>gluonplasma</strong><br />
• Mörk materia?<br />
• Supersymmetri?<br />
• Vart tog antimaterien vägen?<br />
• En enda urkraft? (Grand Unified Theories)<br />
• ... ???
Vad studeras vid <strong>LHC</strong>?<br />
Testa det vi redan vet!<br />
• Standardmodellens parametrar<br />
• Stämmer det Standardmodellen säger?<br />
• Partiklars massa – <strong>Higgs</strong>?<br />
Vad vi inte vet: olösta gåtor!<br />
Partiklars massa – <strong>Higgs</strong>?<br />
• Kvark-<strong>gluonplasma</strong><br />
• Mörk materia?<br />
• Supersymmetri?<br />
• Vart tog antimaterien vägen?<br />
• En enda urkraft? (Grand Unified Theories)<br />
• ... ???
Accelerera protoner (vätekärnor) till nästan ljusets hastighet<br />
Två sådana strålar: en i varje riktning<br />
Strålarna frontalkolliderar på tre ställen runt ringen<br />
Där finns 4 enorma partikeldetektorer som ska registrera<br />
(”fotografera”) vad som händer
Lite tekniska fakta<br />
Protonerna flyger runt ringen i två strålrör med<br />
ultrahögt vakuum<br />
9300 supraledande elektromagneter<br />
1232 av dessa är s.k. dipolmagneter: 35 ton styck, 14 m långa<br />
8,3 tesla — 200 000 gånger jordens magnetfält<br />
250 000 km supraledande kablar (ingen<br />
resistans) med 13 000 ampere ström!<br />
Ringen är kyld till 1,9 kelvin = –271 °C<br />
– kallare än i yttre rymden!
Hur fort går det?<br />
Protonerna kommer 2015 att accelereras<br />
till en rörelseenergi på 14 TeV,<br />
med en hastighet av<br />
99,9999991 % av ljusets hastighet<br />
= 299 792 458 m/s = en miljard km/h<br />
En sån proton hinner 11 000 varv på en sekund.<br />
Under 2010-2011: 7 TeV<br />
Under 2012: 8 TeV
Alla foton av <strong>LHC</strong> <strong>och</strong> ATLAS kommer från cern.ch
De fyra experimenten<br />
Det finns fyra experiment eller detektorer runt ringen:<br />
ALICE, ATLAS, CMS, <strong>LHC</strong>b<br />
Varje experiment har en ”kollaboration”<br />
(med ett par tusen medlemmar var)<br />
ATLAS är hög som ett åttavåningshus (25 m), CMS är 15 m<br />
ATLAS väger lika mycket som Eiffeltornet (7000 ton),<br />
Men CMS väger dubbelt så mycket!
ATLAS-detektorn:
Uppsala domkyrka<br />
Konserthuset i Uppsala<br />
Foto: Jens Norberg. Från http://www.ukk.se/Press/Pressbilder/
ATLAS<br />
Foto: Jens Norberg. Från http://www.ukk.se/Press/Pressbilder/
Varför är allt så stort?
Acceleratorer används för att<br />
• ”se” mindre strukturer<br />
• sönderdela materien i dess beståndsdelar<br />
• skapa <strong>nya</strong> <strong>partiklar</strong> ur rörelse-energi, E = mc 2<br />
Elektronmikroskop<br />
stråle av e - med E 100 keV = 10 5 eV<br />
spridda e - detekteras bild av …<br />
myra mitokondrie kromosomer
Vad menar vi med att ”se”<br />
små <strong>partiklar</strong>?<br />
Analys av spridningsmönster ger ”bild” av<br />
föremålet<br />
Mindre objekt än ”sondens” våglängd kan ej<br />
observeras: ser punktlikt ut<br />
våg-<br />
längd<br />
stolpe
Kan inte se<br />
Kan inte<br />
se detaljer<br />
Kan se<br />
detaljer<br />
Hög energi behövs<br />
Låt oss försöka titta på ett virus:<br />
(nanometer)<br />
• Att se = att studera spridda vågor<br />
• Vill ha kort våglängd för att se små detaljer<br />
Rött ljus<br />
Violett ljus<br />
Ultraviolett<br />
Extremt<br />
ultraviolett<br />
• kort våglängd = hög upplösning = hög energi: = hc / E
Vad händer när två<br />
protoner kolliderar?
Före<br />
kollisionen:<br />
Efter<br />
kollisionen:
Men man kan även skapa<br />
<strong>nya</strong> <strong>partiklar</strong> i kollisionen<br />
– det är E=mc 2 i praktiken!<br />
Topp<strong>kvark</strong><br />
Anti-topp<strong>kvark</strong><br />
De flesta skapade <strong>partiklar</strong> är<br />
instabila <strong>och</strong> sönderfaller<br />
till lättare <strong>partiklar</strong><br />
Bild från APS News, April 2002
Vad händer i en kollision?<br />
Film från http://www.atlas.ch/multimedia/proton-event.html
Så hur letar man efter <strong>Higgs</strong>?
Jakt efter <strong>Higgs</strong><br />
<strong>Higgs</strong>bosonen var (?!?) tills i år den enda partikeln som<br />
förutsägs av Standardmodellen som man inte hade hittat<br />
Standardmodellen säger dock inte vilken massa den har:<br />
Man har letat efter den vid alla partikelfysikexperiment de<br />
senaste 30-40 åren<br />
Var en stor motivering till att bygga <strong>LHC</strong>
Vad jag sa på denna tillställning<br />
för ett halvår sedan, i Halmstad:<br />
• <strong>LHC</strong> har inte sett <strong>Higgs</strong> men det finns indikationer<br />
• Smalt tillåtet område för <strong>Higgs</strong>massan i Standardmodellen<br />
• Om indikationerna verkligen beror på en <strong>Higgs</strong><br />
enligt Standardmodellen så kommer vi att se den i år<br />
Antal <strong>Higgs</strong> = (sannolikhet för <strong>Higgs</strong>) x (antal kollisioner)<br />
• Om vi inte ser <strong>Higgs</strong> i år: fysik bortom Standardmodellen
Och nu?<br />
Foto av Denis Balibouse från The New York Times
<strong>Higgs</strong>partikeln<br />
Vi visste redan att om <strong>Higgs</strong>bosonen fanns enligt<br />
Standardmodellens beskrivning, så skulle <strong>LHC</strong> hitta den<br />
Det beror på att teorin (standardmodellen) talar om exakt<br />
vilka egenskaper <strong>Higgs</strong> har för en given massa<br />
Det kan dock finnas ”teorier bortom Standardmodellen”<br />
där <strong>Higgs</strong> har andra egenskaper<br />
Det skulle vara mycket mer intressant ... !
qq<br />
Skapa, upptäcka <strong>Higgs</strong> vid <strong>LHC</strong><br />
I en högenergetisk protonproton-kollision<br />
sker en<br />
kvantmekanisk process på<br />
fundamental <strong>kvark</strong>-nivå<br />
Man karaktäriserar sådana<br />
processer med deras ”tvärsnitt”<br />
σ (beräknas <strong>och</strong> mäts)<br />
sannolikhet att bilda H 0<br />
<strong>Higgs</strong>-partikeln sönderfaller<br />
till partikel-antipartikel-par:<br />
,<br />
<br />
<br />
<br />
,<br />
W<br />
<br />
W<br />
<br />
,<br />
Z<br />
0 Z<br />
0<br />
<br />
,<br />
x 1<br />
antitop<br />
x 2<br />
proton<br />
top<br />
H 0<br />
<strong>kvark</strong><br />
gluon<br />
partikel<br />
anti-<br />
partikel
H<br />
H<br />
0<br />
0<br />
pp H 0 + …<br />
<strong>Higgs</strong> sönderfaller<br />
<br />
<br />
tt<br />
Z<br />
,<br />
0<br />
bb<br />
Z<br />
0<br />
Att leta efter <strong>Higgs</strong><br />
..., <br />
, <br />
<br />
<br />
H 0 rekonstrueras ur<br />
observerade spår<br />
i detektorn<br />
Leta efter 2 fotoner eller 4 myoner är en bra signal!<br />
Bilden: H → γγ från CMS
Tvärsnitt sannolikhet antal händelser/sek<br />
kollisions-energi =<br />
<strong>LHC</strong><br />
10 8<br />
10 6<br />
10 4<br />
10 2<br />
10 0<br />
10 -2<br />
10 -4<br />
10 -6<br />
totala antalet<br />
b-<strong>kvark</strong>ar<br />
Jets<br />
W eller Z<br />
topp-<strong>kvark</strong><br />
<strong>Higgs</strong>-partikel<br />
10 5 <strong>Higgs</strong>/år av<br />
totalt 10 15 kollisioner,<br />
dvs 1 på 10 miljarder!<br />
Många <strong>Higgs</strong> men stor bakgrund !
<strong>Higgs</strong> gamma gamma<br />
0<br />
Invariant massa av fotonpar från H <br />
ATLAS-experimentet ser partikel som sönderfaller<br />
0<br />
som en <strong>Higgs</strong>: H (det gör även CMS-exp.)<br />
”bump”
Blå: myoner<br />
Svart: elektroner<br />
<strong>Higgs</strong> ZZ 4 leptoner<br />
Invariant massa av de 4<br />
myonerna ger en topp<br />
vid m Z=90 GeV <strong>och</strong> en<br />
vid <strong>Higgs</strong>massan 126 GeV
p0<br />
Signifikans för ett halvår sedan<br />
p0 = sannolikheten att få<br />
dessa data om ingen<br />
<strong>Higgs</strong> finns<br />
1-p0 = signifikans<br />
I partikelfysiken kräver<br />
vi en signifikans för att<br />
få hävda en upptäckt<br />
på ”5 sigma”<br />
(standardavvikelser)<br />
dvs p0 < 2,9 x 10 -7<br />
De såg alltså en fingervisning<br />
om att <strong>Higgs</strong> fanns där, som<br />
inte var riktigt statistiskt<br />
signifikant (≈ 3σ)
Signifikans nu<br />
Signifikant nog för en upptäckt: 5,9σ !!
Upptäckt av vad?<br />
• <strong>LHC</strong> har definitivt upptäckt en ny ”<strong>Higgs</strong>lik partikel”<br />
m = 126,0 ± 0,4 ± 0,4 GeV (ATLAS)<br />
m = 125,8 ± 0,6 ± 0,2 GeV (CMS)<br />
• Är det <strong>Higgs</strong>? Antagligen.<br />
• Skulle fortfarande kunna vara ett sammanträffande<br />
med någon annan sorts ny partikel...<br />
• Måste mäta egenskaper, sönderfall, produktion<br />
mycket noga för att avgöra
Är det Standardmodellens <strong>Higgs</strong>?<br />
Ingen signal<br />
Standardmodellen<br />
Mätvärden för ”styrkan”<br />
hos olika sönderfall,<br />
med felstaplar<br />
Totalt mäter ATLAS<br />
1,3 ± 0,3<br />
<strong>och</strong> CMS<br />
0,88 ± 0,21<br />
gånger vad som väntas<br />
från Standardmodellen<br />
Figuren presenterad av ATLAS igår på en konferens i Kyoto
Hur starkt med W,Z<br />
Fler test: Avvikelse med<br />
begränsad signifikans<br />
Hur starkt <strong>Higgs</strong> växelverkar med <strong>kvark</strong>ar
Supersymmetri (SUSY)<br />
Supersymmetri är en utökad teori som säger att alla<br />
<strong>partiklar</strong> har en ”partnerpartikel” som är mycket tyngre<br />
Supersymmetri löser en massa teoretiska problem<br />
som varför <strong>Higgs</strong>partikeln är så ”lätt”: Detta kallas<br />
”hierarkiproblemet”<br />
Supersymmetri ger också en möjlig förklaring till vad<br />
mörk materia kan vara för något<br />
(Joakims föredrag)
<strong>kvark</strong> s<strong>kvark</strong><br />
elektron selektron<br />
myon smyon<br />
topp stopp<br />
foton fotino<br />
gluon gluino<br />
W & Z wino & zino<br />
<strong>Higgs</strong> higgsino<br />
graviton gravitino<br />
mörk materia = neutralino = fotino + zino + higgsino<br />
Och inte minst: 5 stycken olika <strong>Higgs</strong>bosoner!<br />
(varav en med elektrisk laddning)
Typisk SUSY-händelse<br />
En s<strong>kvark</strong> <strong>och</strong> en gluino<br />
sönderfaller till andra<br />
<strong>partiklar</strong> <strong>och</strong> s<strong>partiklar</strong><br />
Till sist: neutralinos <strong>och</strong><br />
”vanliga <strong>partiklar</strong>”<br />
Neutralinos syns inte!<br />
Leta efter ”saknad energi”<br />
= mörk materia-signal !?
Plot med ”saknad energi”<br />
Bakgrund från<br />
standardmodellen<br />
Simulerade<br />
SUSY-signaler
<strong>LHC</strong> s<strong>kvark</strong>ar & gluinos uteslutna i stort mass-område<br />
Tidigare<br />
experiment<br />
<strong>LHC</strong><br />
<strong>LHC</strong>
elektro-<br />
svag<br />
Finns en enda urkraft?<br />
Eller en teori om allt?<br />
Krafter utbytes<strong>partiklar</strong><br />
elektro-magnetism photon <br />
svag kraften Z 0 W + W <br />
starka kraften 8 gluoner g<br />
gravitation graviton ?<br />
Grand<br />
Unified<br />
Theory ?<br />
Sträng-<br />
teori ?
Kraftens styrka<br />
Grand Unified Theory?<br />
nu<br />
<strong>LHC</strong><br />
Energi [GeV]<br />
Grand Unified Theory ?<br />
gravity<br />
Strängteori ?<br />
10 19 GeV<br />
Alla krafterna förenas vid en hög energi, 10 16 GeV ?
”Resonanser”<br />
Ett myon-par kan komma<br />
från sönderfall av någon<br />
okänd tung partikel<br />
X μ + μ -<br />
ATLAS letar efter sådana par<br />
De skulle kunna komma från<br />
• Nya tunga kraft<strong>partiklar</strong> (Grand<br />
Unified Theory)<br />
• Partiklar från extra dimensioner<br />
• ... ??<br />
Plottar från ATLAS: 2011 <strong>och</strong> 2012 (igår)
Webben:<br />
Lästips etc.<br />
The Particle Adventure: www.particleadventure.org<br />
Fysikern Matt Strassler från Rutgers University, USA har en intressant<br />
blogg om partikelfysik <strong>och</strong> <strong>LHC</strong>: profmattstrassler.com<br />
Böcker:<br />
The Particle at the End of the Universe av Sean Carroll (fysiker vid<br />
Caltech). Se också blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance<br />
<strong>Higgs</strong> av Jim Baggott<br />
Tack till Gunnar Ingelman för diskussioner <strong>och</strong> lån av bilder<br />
Frågor? rikard.enberg@physics.uu.se
Energimått i partikelfysiken<br />
1 GeV (Giga elektronVolt) = 10 9 eV = 1 miljard elektronvolt<br />
1 eV = den energi som en enhetsladdad partikel (t.ex. elektron)<br />
får i ett elektriskt fält med spänningsfall på 1 volt<br />
1 eV = 1.60210 -19 Joule = 4.4510 -26 kWh<br />
• 1 GeV = energi för att lyfta ett frimärke 0.0003 mm<br />
• bil i 90 km/h 10 -15 GeV per proton, neutron, elektron<br />
• bil med 1 GeV/partikel 60 ggr Sveriges energiförbrukning/år<br />
1 GeV pyttelitet i dagliga termer, men<br />
jättestort om koncentrerad i en elementarpartikel<br />
partikel-accelerator = energi-koncentrator
Change language