Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról

Átírás

1 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 1 Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. Horváth Dezső horvath@rmki.kfki.hu MTA KFKI Részecske és Magfizikai Kutatóintézet, Budapest

2 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 2 Az LHC indulása: siker vagy kudarc? Válasz egy szóban: siker! 3 szóban: semmiképpen nem kudarc Még bővebben (az előadásomban): A nagy hadron-ütköztető (Large Hadron Collider) A Compact Muon Solenoid (CMS) kísérlet szeptember 10: átütő siker szeptember 19: héliumszivárgás Hogyan tovább? Jéki László: Indul a legnagyobb részecskegyorsító 10-részes cikksorozat az LHC-ról:

3 A CERN gyorsítói Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 3

4 A CERN és környéke Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 4

5 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 5 Az LHC eltérítő-mágnesei 1232 szupravezető mágnes (beszerelés előtt) (L = 15 m, M = 35 t, T = 1.9 K, B = 8.3 T)

6 z LHC eltérítő-mágnese: keresztmetszet Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 6

7 Az LHC mágnesei összeszerelve Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 7

8 Az LHC CMS detektora Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 8

9 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 9 Az LHC CMS detektora tonnás digitális kamera: 100 M pixel, 40 M kép/mp, 1000 GB/mp adat Tárolás: 100 kép/mp szűrés!!

10 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 10 Az LHC CMS detektora (Compact Muon Solenoid) Súly: tonna, kétszer annyi vas, mint Eiffel toronyban 2500 résztvevő a világ 35 országából A világ legnagyobb (szupravezető) szolenoidja: belső átmérője 6 m, mágneses tere 4 Tesla Detektorépítésben magyar részvétel: Müondetektorok pozicionáló rendszere: DE Kisérleti Fizikai Int. és ATOMKI Előreszórt részecskék észlelése: (Hadron Forward calorimeter, HF) Készült USA-RU-TR-HU együttműködésben: RMKI, Budapest Az első leeresztett CMS-detektorrész: nov. 11. Adatkezelés: LHC Computing Grid LCG-állomás RMKI: BUDAPEST

11 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 11 Magyar részvétel a CMS-kísérletben: MTA KFKI RMKI, Budapest (18 fő) Debreceni Egyetem Kísérleti Fiz. Int. (9 fő) MTA ATOMKI, Debrecen (7 fő) Összesen: 34 magyar kutató

12 Munka a müonkamrákon Béni Noémi és Szillási Zoltán (Debrecen) Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 12

13 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 13 HF: kvarcszálak acélban Minden CERN-es magyar fűzte Szálkalibráció kész darabon

14 A CMS mágnese Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 14

15 A CMS egyik szelete Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 15

16 A CMS belső része Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 16

17 A CMS lezáró sapkája Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 17

18 ATLAS: mágnesek Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 18

19 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 19 LHC Computing Grid (LCG) 3 magyar intézmény (RMKI, ELTE, BME)

20 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 20 Ütközőnyaláb hozama: luminozitás L = f n N 1N 2 A f : körfrekvencia; n: csomagok száma N 1,N 2 részecske/csomag; A: nyalábok átfedése σ hkm-ű reakció gyakorisága ε hatásfoknál R = εσl Integrális luminozitás: (fb 1 ) Gyorsító ütközési időszak R Ldt energia (fb 1 ) Tevatron 2 TeV ,5 LHC 14 TeV első pár nap 0,1 LHC 14 TeV első pár hónap 1 LHC 14 TeV első év (kis int.) 10

21 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 21 Az LHC működésének első időszaka 1. Értsük meg a detektort: működés, trigger, kalibráció 2. Mennyire hiteles a szimulációnk? Leírja a SM folyamatait és a detektort? Egyezik a mért adatokkal? 3. Keresd, amit vársz, vedd észre, amit nem vársz. Látunk eltérést (többletet) valamilyen eloszlásban a háttérszimulációhoz képest? Új fizika vagy hibás háttérbecslés? 4. Új fizika? Keresünk többletet, hiányt vagy más jellegzetes tulajdonságokat (Higgs-bozon, SUSY,...) 5. Ha tényleg új fizika: Micsoda? Melyik modell? Milyen paraméterekkel?

22 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 22 LHC: a Jó, a Rossz és a Csúf Jó Hatalmas felfedezési potenciál: nagy energia, sokféle ütközés, óriási luminozitás. Rossz Rettenetes háttér, az érdekesebb dolgok előfordulási gyakorisága Csúf Az érdekes folyamat mellett eseményenként még p-p ütközés, hatalmas kombinatorikus háttér.

23 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 23 Előkészületek az LHC indításához Tervezés kezdete: 1984 (5 évvel a LEP indulása előtt!) Új detektorüregek kiásása 1998-tól LEP-alagút megemelkedik működés közben mágnesek pozíciójának folyamatos kompenzálása LEP leállítása (óriási ellenállás): 2000 vége. LEP-gyorsító és detektorok eltávolítása: mágnes ellenőrzése (javítása!), levitele, összehegesztése: Mágnesek lehűtése 1,9 K-re (hidegebb, mint a világűr): 2008 jan-aug Protoncsomag belövése: szept.

24 Az LHC működési elve Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 24

25 Az LHC vezérlőterme, Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 25

26 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p : protonok körbemennek!! 09:35 10:15 10:17 10:25

27 : protoncsomag stabilizálása ns (mérés 10 körönként) Nincs RF, protoncsomag szétterül 250 kör alatt RF ellentétes fázisban, protoncsomag kettéválik és szétterül Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 27

28 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p : protoncsomag stabilizálása 2 RF: javított fázis RF pontos, protoncsomag stabil szept. 10.: Teljes siker 450 GeV-es protonokkal (gyorsítás nélkül), mindkét irányban!

29 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 29 elkészülés a gyorsító-üzemmódra: a hiba A dipólmágnesek áramának fokozatos növelése (kb A-re) szektoronként történt. A 8 szektorból 7 áramát sikeresen felhozták Szept. 19: A 8.-nál kiolvadt egy forrasztás két mágnes között. A mágnes leoldott, a felszabaduló energia felforralta a hűtőrendszer héliumgázát, amelyből 1 tonna lökésszerűen kifújt, kilökve a helyéről a 15-tonnás mágnest. Mintegy 20 mágnest javítás céljából a felszínre kell hozni: a felmelegítés nagyon lassú, hetekig tart. A 48 tartalék mágnesből pótolják öket, de a felmelegítésre és cserére legalább két hónap kell.

30 Az LHC hőmérséklete én Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 30

31 LHC-szektorok én Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 31

32 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 32 Az LHC jövőre tényleg elindul Idén ugyan az LHC nem fog működni, de jövőre a tervezettnél korábban (június helyett talán már áprilisban) el tudják indítani, mert a javítás és csere idején a gyorsítórendszeren el tudnak végezni különböző munkákat. A kísérleteknek az eset két okból hátrányos: Nincs mért adat 900 GeV-es protonütközésekkel ellenőrzéshez és kalibrációhoz. Előbb zárják jövőre az LHC-t, akkorra megrendelt detektorelemeket nem tudnak beszerelni. Ilyen hibák mindig előfordulhatnak; az lenne a csoda, ha egyből minden működne egy ennyire bonyolult rendszeren...

33 Horváth Dezső: Siker vagy kudarc? Helyzetkép az LHC-ról Simonyi-nap, RMKI, okt. 15. p. 33 Köszönetnyilvánítás Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal OTKA T042864, T és NK67974 EU FP6 MC-ToK és III Megértő együttműködő partnereink