Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 1 Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. Horváth Dezső MTA KFKI RMKI, Budapest és ATOMKI, Debrecen
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 2 Bemutatkozás: honnan jövök Alacsonyenergiás neutronfizika: Kiss Ádám és Ádám András, ELTE+KFKI, 1969-70 (2 publikáció 7 hivatkozással, diplomamunka: 1970) Anyagvizsgálat pozitron-annihilációval: Kajcsos Zsolt, Dézsi István és Balogh Ádám, KFKI, 1971-74 (6 publ + 46 hiv, egyetemi doktori: 1974) Fizikai-kémiai vizsgálatok negativ pionokkal: V.I.Petruhin, V.M.Szuvorov és I.A.Jütlandov, Dubna és Gatcsina, 1974-82 (8 publ + 48 hiv, H-kötési modell és kandidátusi: 1979) Mössbauer-spektroszkópia amorf rendszereken: Nagy Dénes Lajos, RMKI, 1979-82 (7 publ + 27 hiv, 2 PhD) Egzotikus atomok és müon-katalizálta magfúzió: V. I. Petruhin (Dubna), Lévay Béla (ELTE), D.F.Measday és K.A. Aniol (TRIUMF); Dubna, Gatcsina és Vancouver, 1979-87 (31 publ + 297 hiv; fenom. modell, DSc: 1987) Kaonbefogás protonban hiperonreakciók [Λ(1405)]: D.F.Measday (TRI- UMF); B.L. Roberts (Boston U) és J. Lowe (Birmingham U), Vancouver és Brookhaven, 1986-91 (23 publ + 220 hiv)
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 3 Bemutatkozás: hol tartok CPT-teszt antiprotonokkal: G. Torelli, Pisa; J. Eades, CERN; T. Yamazaki, R. S. Hayano és M. Hori, Tokió; E. Widmann, CERN és SMI; Barna Dániel és Zalán Péter, RMKI; CERN, 1989 (62 publ + 493 hiv, 1-1 ELTE és DE diplomamunka és 1 DE PhD) Higgs-bozonok keresése a LEP-nél: Igó-Kemenes Péter, Hajdu Csaba, Pálinkás József és Pásztor Gabriella, OPAL, 1995-2008 (27 publ + 1186 hiv, 1-1 ELTE diplomamunka és PhD) Hadronképződés γ γ ütközésben: Thorsten Wengler és Trócsányi Zoltán, OPAL, 1998-2009 (10 publ + 143 hiv, 3 diplomamunka (BME, DE) és 2 PhD (DE)) A Standard modell kísérleti ellenőrzése, Trócsányi Zoltán, G. Bella (és az OPAL együttműködés), 1995-2009 (245 publ + 5707 hiv, 1 BME diplomamunka) Szuperszimmetrikus részecskék keresése az LHC-nál: Maria Spiropulu és Veszprémi Viktor, CMS, 2005 (sok előadás, 2 publ + 97 hiv)
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 4 A kísérleti technika fejlesztése Mérésvezérlő és adatkezelő programok: Mindenkivel, mindenütt, folyton (külön nem publikálva) Mössbauer spektrométer konverziós elektronokkal: Fehér Sándor, RMKI, 1980-82 (1 szabadalom) Szcintillációs fal építése (scint. tile, OPAL Time-of-flight Endcap): A. Ball, OPAL, CERN, 1995-98 (1 publ., 2 hiv.) Lassú részecskenyaláb fejlesztése (CERN és PSI): G. Torelli, INFN Pisa; L.M. Simons, PSI és Y. Yamazaki, RIKEN, 1989 (14 publ + 53 hiv, 1 DE diplomamunka) A BUDAPEST grid-állomás fejlesztése: Debreczeni Gergely, Hajdu Csaba és Hernáth Szabolcs, RMKI, 2003 (előadások és ism-terj. cikkek) Nemzetközi lineáris ütköztető: R. Heuer és A. Wagner, DESY, 2005- (tervekről 2 publ + 21 hiv)
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 5 CPT -invariancia A térelmélet alaptétele: CPT p(r,t)> = p( r, t)> p(r,t)> azaz szabad antirészecske részecske, amely téridőben visszafelé mozog. CPT sérülése sértené: a kölcsönhatások lokalitását azaz a kauzalitást, vagy unitaritást, az anyag, információ,... megmaradását, vagy a Lorentz-invarianciát. De az ősrobbanás után miért maradt vissza anyag, miért nincsenek antianyag-galaxisok? Vannak CPT sértő modellek ellenőrizni Kísérlet: részecske = antirészecske?
Barna Dániel, Horváth Dezső, Zalán Péter (RMKI) Juhász Bertalan (ATOMKI SMI, Bécs), Tőkési Károly (ATOMKI) Sótér Anna (ELTE, diplomamunkás LMU, München) Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 6 A CERN antiproton lassítója (AD) a CPT invariancia ellenőrzésére épült Három CPT kísérlet az AD-nál: ATRAP: q(p)/m(p) q(p)/m(p) H(2S 1S) H(2S 1S) ALPHA: H(2S 1S) H(2S 1S) ASACUSA: q(p) 2 m(p) q(p) 2 m(p) µ l (p) µ l (p) Vörös: működik, zöld: tervben ASACUSA: Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons (Tokió, Aarhus, Bécs, Brescia, Budapest, Debrecen, München) R. S. Hayano, M. Hori, D. Horváth, E. Widmann: Antiprotonic helium and CPT Invariance, Repts Prog. Phys. 70 (2007) 1995-2065.
Particle Physics Review, 2008 M. Hori,..., B. Juhász, D. Barna, D. Horváth: Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 243401. Jelenleg: kétfotonos, Doppler-mentes spektroszkópia Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 7
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 8 µ(p): vonal-felhasadás phe + -ban F =L 1/2 F =L 1/2 (n,l ) F =L 1/2 J + =L F =L 1/2 J + =L (n,l ) F =L 1/2 J + =L J =L 1 J =L 1 J =L 1 F + =L +1/2 (n,l) (n,l) ν HF + F + =L +1/2 (n,l) f + J ++ = L+1 ν HF J ++ = L+1 f + J ++ = L+1 F + =L+1/2 J + =L F + =L+1/2 J + =L F + =L+1/2 J + =L Step 1: depopulation of F + doublet with f + laser pulse Step 2: equalization of populations of F + and F - by microwave Mágneses momentumok µ(p) µ(p) CPT-invariancia OK T. Pask, D. Barna, A. Dax, R.S. Hayano, M. Hori, D. Horváth, B. Juhász, C. Malbrunot, J. Marton, N. Ono, K. Suzuki, J. Zmeska1, E. Widmann: J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 41 (2008) 081008. Thomas Pask: PhD-dolgozat, Bécs, 2009. R ++ /R ++ off Step 3: probing of population of F + doublet with 2nd f + laser pulse 1.15 1.10 1.05 1.00 0.95 + ν HF ν HF 12.86 12.88 12.90 12.92 12.94 12.96 ν MW (GHz) Mikrohullámú frekvencia-spektrum
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 9 MUSASHI: lassú antiproton nyaláb Monoenergetic Ultra Slow Antiproton Source for High precision Investigations 5.8 MeV p AD RFQ (2000) 100 kev p RFQ csapda (2001) 5 10 6 p csapdában hűtve (2002) > 5 10 5 lassú p kivezetve (2004) > 5 10 5 p FWHM 3 mm (2008) Cél: atom- és magfizika, QCD, H N. Kuroda,..., B. Juhász, D. Horváth,..., Y. Yamazaki: Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 023401. N. Kuroda,..., D. Barna,... D. Horváth,..., Y. Yamazaki: Phys. Rev. Lett. 100 (2008) 203402.
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 10 Standard Modell állatkertje és felépítése Mértékelmélet: Lokális szimmetria kölcsönhatás Spontán szimmetriasértés tömegek, kiszámíthatóság
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 11 A Standard Modell diadalútja Measurement Fit O meas O fit /σ meas 0 1 2 3 α (5) had (m Z ) 0.02758 ± 0.00035 0.02768 m Z [GeV] 91.1875 ± 0.0021 91.1874 Γ Z [GeV] 2.4952 ± 0.0023 2.4959 σ 0 had [nb] 41.540 ± 0.037 41.478 R l 20.767 ± 0.025 20.742 A 0,l fb 0.01714 ± 0.00095 0.01645 A l (P τ ) 0.1465 ± 0.0032 0.1481 R b 0.21629 ± 0.00066 0.21579 R c 0.1721 ± 0.0030 0.1723 A 0,b fb 0.0992 ± 0.0016 0.1038 A 0,c fb 0.0707 ± 0.0035 0.0742 A b 0.923 ± 0.020 0.935 A c 0.670 ± 0.027 0.668 A l (SLD) 0.1513 ± 0.0021 0.1481 sin 2 θ lept eff (Q fb ) 0.2324 ± 0.0012 0.2314 m W [GeV] 80.399 ± 0.023 80.379 Γ W [GeV] 2.098 ± 0.048 2.092 m t [GeV] 173.1 ± 1.3 173.2 2009 nyarán valamennyi kísérlet sokszáz eredményéből Mért számolt /szórás Egyetlen adat 2-szeres szórás fölött: e + e Z b b előre-hátra aszimmetriája LEP elektrogyenge munkacsoport: http://lepewwg.web.cern.ch/ August 2009 0 1 2 3
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 12 A Standard Modell problémái Aszimmetriák: jobb bal világ antivilág Sötét anyag és energia?? Az Univerzum tömegének 4%-a közönséges anyag (csillag, gáz, por, ν), 23 %-a láthatatlan sötét anyag, 73 %-a rejtélyes sötét energia Természetesség: A Higgs-bozon tömege divergál, fermion-bozon szimmetria eltűntetné. Gravitáció: nem illik a másik három kölcsönhatás rendszerébe. A problémákat mind megoldaná, ha a fermionok és bozonok párban léteznének, azonos tulajdonságokkal (tömeg, töltés) A szuperszimmetria nyilvánvalóan sérül: nincsenek ilyen részecskék, vagy nagyon nagy a tömegük
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 13 Omni Purpose Apparatus for LEP OPAL 1989 2000 Magyar résztvevők: (1995-től) diplomamunkás doktorandusz OPAL PhD 310 résztvevő, 421 publikáció, 12215 független hivatkozás (SPIRES) Csilling Ákos RMKI 2000 γγ Dienes Beatrix DE ATOMKI 1997 QCD Hajdu Csaba RMKI 1995 H ± Horváth Dezső RMKI & ATOMKI 1995 H ±, lumi, PE, Hudácskó Attila DE 2003-05 γγ Igó-Kemenes Péter Heidelberg H ± ifj. Krasznahorkay Attila DE ATOMKI 2003 γγ Pálinkás József DE & ATOMKI DE 1995-2000 QCD Patay Gergely BME 2004-06 TGC Pásztor Gabriella ELTE RMKI 1995 H ± Trócsányi Zoltán DE & ATOMKI 1997 QCD Ujvári Balázs DE 2001 γγ Vértesi Róbert BME DE RMKI 2002 γγ
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 14 Az OPAL publikációs aktívitása, 2001 A csoportok közötti versenyt 2002-ben végleg megnyertük
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 15 Töltött Higgs bozon a LEP-nél LEP: keltés párban (ha egyáltalán): Bomlás nehéz fermionra: e + e H + H H + qq ( cs) vagy τν Három csatorna három analízis: τ + ν τ τ ν τ (leptonos : Manchester) e + e H + H τ + ν τ cs+τ ν τ cs (vegyes : Hajdu Csaba) cscs (hadronos : HD) Összesítés: Pásztor Gabriella
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 16 H + H qqqq, 189-209 GeV OPAL Preliminary: H + H - qqqq, 189-209 GeV M(H ± ) = 60 GeV Events / 0.05 10 3 10 2 10 1 Signal*100 M H ± = 60 GeV 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Likelihood Events / 2 GeV 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 M H ± = 60 GeV OPAL data (595) 4-fermion 2-fermion Signal (60 GeV) SM bgr = 587.0 Signal = 124.6 60 80 100 Reconstructed mass (GeV) M(H ± ) = 75 GeV Events / 0.05 10 2 Events / 2 GeV 140 120 100 80 M H ± = 75 GeV Data = 1100 SM bgr = 1117.8 Signal = 62.1 10 60 1 Signal*100 M H ± = 75 GeV 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Likelihood 40 20 0 60 80 100 Reconstructed mass (GeV)
Nem találtunk új fizikát a LEP-nél, építsünk LHC-t! Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 17
Worldwide LHC Computing Grid A CMS-kísérlet fő WLCG-állomásai RMKI Tier-2: 426 CPU + 144 TB a CMS, ALICE és Hungrid VO számára Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 18
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 19 RMKI grid: 2009. nov. 9 29. Az RMKI Tier-2 állomása Készenlét és működés: 98% - 100% A legjobb CMS-T2 novemberben 2.-3. helyezett: T2_RU_JINR és T2_TW_Taiwan
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 20 Szuperszimmetria (SUSY) keresése Jel: SUSY-pár részecskéi fermion + könnyebb SUSY... fermionok + legkönnyebb SUSY-részecske Fermionsorozat hiányzó energiával Mérés valamennyi modell valamennyi paraméterértékére?? Együttműködés elméleti kollégákkal: kiválasztott jellemző pontok ellenőrzése Adott modell és paraméterek számszerű előrejelzés a SUSY-tulajdonságokra és a reakciók valószínűségeire kísérletileg ellenőrizhető az LHC-nál! Jómagam: új algoritmus a legkönnyebb SUSY-kvark ( t) keresésére
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 21 Elveszett (vagy véletlen) szimmetriák? CPT invariancia: alapvető, abszolút, nem sérül P, CP: gyenge kölcsönhatásban sérül Higgs-mechanizmus spontán szimmetriasértés rendbehozza az elektrogyenge kölcsönhatást létrehozza a fermiontömegeket és a Higgs-bozont Szuperszimmetria? Szép elmélet, megoldja a Standard Modell problémáit Alacsony energián sérül, mert nem látjuk a részecskéit Frank Wilczek:.. the fundamental equations of physics have more symmetry than the actual physical world does Steven Weinberg:.. the effective Lagrangian automatically obeys one or more symmetries, which are not symmetries of the underlying theory...
Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 22 Köszönetnyilvánítás OTKA, NKTH, TéT EU FP6 és FP7 ASACUSA, OPAL és CMS együttműködés
Köszönöm a figyelmet Horváth Dezső: Alapvető szimmetriák kísérleti vizsgálata MTA, 2009. december 2. p. 23