Megmérjük a láthatatlant (részecskefizikai detektorok) Hamar Gergő MTA Wigner FK 1
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
Mik az elemi részecskék? Tűz, víz, föld, levegő Atomok Atommag + elektron Proton + neuton +elektron Kvarkok, leptonok, bozonok?? Elemi kölcsönhatások 3
Standard modell 4
Részecskegyorsítók, ütköztetők Miért kell gyorsítani? Mennyire kell gyorsnak lennie? Milyen részecskéket lehet / kell hasznáni? GSI, DUBNA, CERN, BNL,... Debrecen, WignerFK,.. Technológiai fejlődés 5
6
LHC (Large Hadron Collider) 7
LHC gyűrű 8
LHC kísérletek ATLAS, CMS ALICE Kvark-gluon-plaza, magfizika, kozmológia LHCb Higgs, extra dimenziók, szupeszimmetria Standard modell, B-fizika + TOTEM, MODEAL, CASTOR 9
Detektorok 10
Detektorok Mit akarunk mérni? Mit lehet mérni? tömeg töltés lendület energia részecske fajtája... Hogyan? 11
Szcintillátor a fénylő detektor 12
Szcintillátor és fénydetektálás 13
Pályák vonala Köd kamra Buburék kamra fázisátalakulás közeli állapotban vannak töltött részecske ionizáció lokális fázisátalakulás kamerával figyelhető 14
Buborék kamrák 15
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
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 ~104 106 Parkettázható katódok, felbontás ~ 1mm 2 dimenziós adat Ionizáció nagysága mérhető 17
Sokszálas kamra 2D (MWPC) 18
Háromdimenziós nyomkövetés Több réteg Sodródási idő mérése 19
Sokszálas kamra - 3D (TPC) 20
Sokszálas kamra - 3D (TPC) 21
Mikrostruktúrás detektorok Modern technikai / kémiai módszerek Nyomtatott áramköri lapok gyártása GEM, ThGEM, MicroMegash, InGrid,... 22
Mikrostruktúrás detektorok mpic MM,InGrid 23
Cserenkov sugárzás Hangrobbanás Fényrobbanás? Hogyan detektáljuk? 24
Cserenkov sugárzás Hangrobbanás Fényrobbanás? van, a neve: Cserenkov sugárzás: Töltött részecske a közegbeli fénysebességnél gyorsabban megy fényt sugároz Hogyan detektáljuk? 25
Cserenkov detektor 26
Kaloriméterek 27
LHC kísérletek ATLAS, CMS ALICE Kvark-gluon-plaza, magfizika, kozmológia LHCb Higgs, extra dimenziók, szupeszimmetria Standard modell, B-fizika + TOTEM, MODEAL, CASTOR 28
CMS az LHC-ban 29
CMS az LHC-ban 30
CMS részecskeazonosítása 31
ALICE az LHC-ban 32
ALICE az LHC-ban 33
ALICE ólom-ólom esemény 34
Neutrínó kísérletek 35
Neutrínó detektorok - SNO 36
Neutrínó detektorok - SK 37
Magyarországon... 38
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
Létezik-e a részecskefiziának gyakorlati haszna / alkalmazása? 40
Gyakorlati alkalmazások Elméleti modellek anyagfizika,... Szupravezetők orvosi alk : MR,... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET,... ipar, reaktor technika,... 41
Gyakorlati alkalmazások Elméleti modellek anyagfizika,... Szupravezetők orvosi alk : MR,... Detektorok sokoldalú alkalmazása orvosi alk : Röntgen, CT, PET,... ipar, reaktor technika,... 42
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
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
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
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
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
Köszönöm a figyelmet 48