Megmérjük a láthatatlant

Átírás

1 Megmérjük a láthatatlant (részecskefizikai detektorok) Hamar Gergő MTA Wigner FK 1

2 Tartalom Mik azok a részecskék? mennyi van belőlük? miben különböznek? Részecskegyorsítók, CERN mire jó a gyorsító? hogy néz ki? Mit és hogyan mérjünk? detektorok és működési elvük Óriás kísérletek hogyan és mit mérhetünk Alkalmazás gyakorlatban tudjuk ezeket bármire is használni? 2

3 Mik az elemi részecskék? Tűz, víz, föld, levegő Atomok Atommag + elektron Proton + neuton +elektron Kvarkok, leptonok, bozonok?? Elemi kölcsönhatások 3

4 Standard modell 4

5 Részecskegyorsítók, ütköztetők Miért kell gyorsítani? Mennyire kell gyorsnak lennie? Milyen részecskéket lehet / kell hasznáni? GSI, DUBNA, CERN, BNL,... Debrecen, WignerFK,.. Technológiai fejlődés 5

6 6

7 LHC (Large Hadron Collider) 7

8 LHC gyűrű 8

9 LHC kísérletek ATLAS, CMS ALICE Kvark-gluon-plaza, magfizika, kozmológia LHCb Higgs, extra dimenziók, szupeszimmetria Standard modell, B-fizika + TOTEM, MODEAL, CASTOR 9

10 Detektorok 10

11 Detektorok Mit akarunk mérni? Mit lehet mérni? tömeg töltés lendület energia részecske fajtája... Hogyan? 11

12 Szcintillátor a fénylő detektor 12

13 Szcintillátor és fénydetektálás 13

14 Pályák vonala Köd kamra Buburék kamra fázisátalakulás közeli állapotban vannak töltött részecske ionizáció lokális fázisátalakulás kamerával figyelhető 14

15 Buborék kamrák 15

16 Gáztöltésű detektorok GM cső Geiger Müller számláló H. Geiger, E. Rutherford W. Müller 1908 H. Geiger cső 1928 W. Müller tökéletesíti Működési elv Töltött részecske ionizálja a gázt ~ 100 elektron ion pár / cm Kevés a detektáláshoz Nagytérerősség elektronlavina Utaztatás + sokszorozás! (nagyfeszültséggel) 16

17 Sokszálas kamra (MWPC) Párhuzamos katódsíkok Közöttük vékony szálak (~20 m) Nagyfeszültség > nagy térerősség a szálak körül Energetikus elektron gáz ütközések Lavina alakul ki a szál mellett, erősítés ~ Parkettázható katódok, felbontás ~ 1mm 2 dimenziós adat Ionizáció nagysága mérhető 17

18 Sokszálas kamra 2D (MWPC) 18

19 Háromdimenziós nyomkövetés Több réteg Sodródási idő mérése 19

20 Sokszálas kamra - 3D (TPC) 20

21 Sokszálas kamra - 3D (TPC) 21

22 Mikrostruktúrás detektorok Modern technikai / kémiai módszerek Nyomtatott áramköri lapok gyártása GEM, ThGEM, MicroMegash, InGrid,... 22

23 Mikrostruktúrás detektorok mpic MM,InGrid 23

24 Cserenkov sugárzás Hangrobbanás Fényrobbanás? Hogyan detektáljuk? 24

25 Cserenkov sugárzás Hangrobbanás Fényrobbanás? van, a neve: Cserenkov sugárzás: Töltött részecske a közegbeli fénysebességnél gyorsabban megy fényt sugároz Hogyan detektáljuk? 25

26 Cserenkov detektor 26

27 Kaloriméterek 27

28 LHC kísérletek ATLAS, CMS ALICE Kvark-gluon-plaza, magfizika, kozmológia LHCb Higgs, extra dimenziók, szupeszimmetria Standard modell, B-fizika + TOTEM, MODEAL, CASTOR 28

29 CMS az LHC-ban 29

30 CMS az LHC-ban 30

31 CMS részecskeazonosítása 31

32 ALICE az LHC-ban 32

33 ALICE az LHC-ban 33

34 ALICE ólom-ólom esemény 34

35 Neutrínó kísérletek 35

36 Neutrínó detektorok - SNO 36

37 Neutrínó detektorok - SK 37

38 Magyarországon... 38

39 A REGARD csoport és tevékenysége WignerFK + ELTE Projektorientált detektorfejlesztés Projektek CERN ALICE VHMPID CERN NA61 LMPD Gáztöltésű fotondetekor Müon tomográfia PET Radon detektálás Alkalmazott technológiák Sokszálas kamrák: MWPC, CCC, TPC Mikrostruktúrás detektorok: GEM, TGEM 39

40 Létezik-e a részecskefiziának gyakorlati haszna / alkalmazása? 40

41 Gyakorlati alkalmazások Elméleti modellek anyagfizika,... Szupravezetők orvosi alk : MR,... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET,... ipar, reaktor technika,... 41

42 Gyakorlati alkalmazások Elméleti modellek anyagfizika,... Szupravezetők orvosi alk : MR,... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET,... ipar, reaktor technika,... 42

43 Gyakorlati alkalmazások Elméleti modellek anyagfizika,... Szupravezetők orvosi alk : MR,... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET,... ipar, reaktor technika,... Gyorsítók orvosi alk: Sugárterápia, Ionterápia,... 43

44 Gyakorlati alkalmazások Elméleti modellek anyagfizika,... Szupravezetők orvosi alk : MR,... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET,... ipar, reaktor technika,... Gyorsítók orvosi alk: Sugárterápia, Ionterápia,... 44

45 Gyakorlati alkalmazások Elméleti modellek anyagfizika,... Szupravezetők orvosi alk : MR,... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET,... ipar, reaktor technika,... Gyorsítók orvosi alk: Sugárterápia, Ionterápia,... Kozmikus sugárzás szerkezetvizsgálat, nemzetvédelem,... 45

46 Gyakorlati alkalmazások Elméleti modellek anyagfizika,... Szupravezetők orvosi alk : MR,... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET,... ipar, reaktor technika,... Gyorsítók orvosi alk: Sugárterápia, Ionterápia,... Kozmikus sugárzás szerkezetvizsgálat, nemzetvédelem,... 46

47 Gyakorlati alkalmazások Elméleti modellek anyagfizika,... Szupravezetők orvosi alk : MR,... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET,... ipar, reaktor technika,... Gyorsítók orvosi alk: Sugárterápia, Ionterápia,... Kozmikus sugárzás szerkezetvizsgálat, nemzetvédelem,... IT háttér grid, www, genom számítások,... Analízis + szimulációs módszerek orvosi eszközfejlesztés,... 47

48 Köszönöm a figyelmet 48