04.07.20121. Четыре типа фундаментальных взаимодействий Гравитационное (все частицы) Электромагнитное (все заряженные частицы) Слабое (лептоны, мезоны, - презентация

1

2

3 Четыре типа фундаментальных взаимодействий Гравитационное (все частицы) Электромагнитное (все заряженные частицы) Слабое (лептоны, мезоны, барионы) Сильное (барионы, мезоны = адроны) К началу 70-х годов прошлого века было открыто несколько сотен (!!!) элементарных (???) частиц

4 Предсказывает существование новой частицы, которая еще не наблюдалась – бозон Хиггса, и который тяжелее протона примерно в 120 раз Единая теория электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий - Стандартная теория (модель) П.В. Хиггс Т р и ц в е т а Фундаментальные частицы кварки лептоны Существуют теории и модели, которые предсказывают много новых частиц, они будут проверяться в экспериментах

5

6 proton neutron quark Из стандартной теории следует, что может существовать новое состояние вещества кварк-глюонная плазма При достижении очень высокой плотности ядерного вещества (столкновение тяжелых ядер) исчезают «границы» между нуклонами (протонами и нейтронами), образуется новое состояние материи, в котором нет адронов, а есть только кварки и глюоны Протоны и нейтроны составлены из трех кварков, пи-мезоны из кварка и антикварка

7

8 ЦЕРН - CERN, Conseil Européen de la Recherche Nucléaire, European Organization for Nuclear Research Официальный день рождения ЦЕРНа - 29 сентября 1954 г. 12 стран-участниц ратифицировали договор о создании организации Официальный день рождения ЦЕРНа - 29 сентября 1954 г. 12 стран-участниц ратифицировали договор о создании организации Основная задача – исследование структуры материи, фундаментальных её свойств Сегодня ЦЕРН – это 20 стран-участниц, 6 ассоциированных членов, 2 наблюдателя

9 Столкновения частиц при высоких энергиях являются ключом к дальнейшим открытиям новых, более тяжёлых частиц, позволяют увидеть, что происходит на сверхмалых расстояниях Образуется ли при столкновении тяжёлых ядер кварк-глюонная плазма – новое состояние вещества? Существует ли в природе частица, предсказанная теоретиками: хиггсовский бозон (Higgs boson, )? Существуют ли другие частицы, предсказанные теоретиками? ЦЕРН это: - ~ 2500 научных сотрудников (физики, инженеры, …) - Более 8000 (в год) приглашённых учёных (половина физиков всего мира, изучающих частицы) Они приезжают из 500 университетов и институтов, представляя более 80 национальностей. В ЦЕРНЕ с 1954 г. было сделано много важнейших научных открытий, но современное понимание Вселенной остаётся не полным

10 Здесь, в 1989 г. был придуман и впервые реализован (в 1990 г.) World Wide Web, чтобы улучшить и ускорить обмен информацией, которой обмениваются физики, работающие в разных частях всего мира. Tim Berners-Lee В ЦЕРНе имеется мощный компьютерный центр, обеспечивающий информационно-вычислительную поддержку экспериментов и научного процесса

11 LHC (L arge H adron C ollider ) Франция Швейцария 4.5 км Длина кольца: 27 км Глубина: м Температура сверхпроводящих магнитов: 1.9К (= С)

12 LHC эксперименты

13 Size: 16 x 26 meters Weight: tons Size: 25 x 46 meters Weight: 7500 tons Size: 16 x 21 meters Weight: tons Size: 15 x 20 meters Weight: 4500 tons Первый пучок протонов в LHC - октябрь 2008 г Начало экспериментов - ноябрь 2009 г

14 В шести экспериментах будет производиться петабайт (!!!) (15-20 млн. гигабайт) данных в год. Их нужно сохранить и проанализировать. Грид – система географически распределенных вычислительных ресурсов (компьютеры, кластеры, компьютерные центры), которые согласованно решают одну или многие задачи. Вычислительный интернет Идея появилась в 1997 году (Аргоннская физическая лаборатория)

15 Украина не участвовала в строительстве LHC, но украинские ученые и инженеры внесли вклад в создание двух детекторов: СMS и ALICE Для детектора СMS были созданы специальные сцинтилляционные материалы (ИСМА НАН Украины) Для ALICE спроектированы и изготовлены несколько десятков тысяч микромодулей и микропроводников особого свойства для центральной части детектора - ITS (Internal Track System) (ИТФ им. Н.Н. Боголюбова НАН Украины, Научно-исследовательский технологический институт приборостроения, Харьков) В обоих случаях – технологии высочайшего мирового уровня. Физики и ИТ специалисты участвуют в работе WLCG (Worldwide LHC Computing Grid ) – объединяет в единую вычислительную сеть более 100 тыс. компьютеров (компьютерных кластеров) сотен физических центров и лабораторий всего мира). Грид для СMS - ХФТИ Грид для ALICE – ИТФ (КНУ, ИСМА, КПИ) Около 35 человек из Украины активно участвовали в подготовке экспериментов на LHC в ЦЕРНе.

16 ITS Внутренняя трековая система (Inner Tracking System) детектора ALICE Детектор ALICE

17

18 1 st beam2 nd beam

19

20

21 ALICE control room

22

23 Первое столкновение протонов зафиксировано в ALICE детекторе и успешно обработано он-лайн!

24 22 ноября. Циркуляция двух пучков

25 23 ноября. Первое столкновение

26

27 The ALICE collaboration acknowledges the following funding agencies for their support in building and running the ALICE detector: ……….. - Ukraine Ministry of Education and Science; …………

28

29 пресс-конференция видео хроника

30

31 Физика высоких энергий и космология

32 Fundamental research has always been a driving force for innovation 100% SCIENCE Electromagnetism Relativity For GPS to work, we have to take into account the correction due to time dilation. Otherwise, there would be a position error of around 10m after just 5 minutes of travel-time! J.C. Maxwell A. Einstein Telephones use electromagnetic waves to communicate

33

34 CERN LHC

35

36

37 Welcome back beam 1! This is the clockwise direction: Point 2(ALICE experiment)->3->4->5(CMS)->6->7->8(LHCb)->Point1 (ATLAS).Its' circulating 6:51 AM Nov 21st from HootSuite6:51 AM Nov 21st HootSuite Nice animation of a beam splash in the LHCb experiment. Look at their page: #CERN #LHC 6:59 AM Nov 21sthttp://ow.ly/EjUB#CERN#LHC6:59 AM Nov 21st from HootSuiteHootSuite This has been a great 24 hours for the LHC. Now the systems commissioning begins, so well be tweeting less often for a while. #CERN#CERN #LHC 7:19 AM Nov 21st from HootSuite#LHC7:19 AM Nov 21st HootSuite Thanks for following us, and for all the support. Well keep you posted if anything interesting happens. #CERN #LHC 7:23 AM Nov 21st from HootSuite#CERN#LHC7:23 AM Nov 21st HootSuite That was a good night for the LHC with periods of quiet beam. Next step - same again for the other beam. 12:59 AM Nov 22nd12:59 AM Nov 22nd LHC Beam 2 restarting after a long pause. One shot seen in CMS! #CMS #LHC #CERN 5:45 AM Nov 22ndCMSexperiment#CMS#LHC#CERN5:45 AM Nov 22nd The anticlockwise beam is now in and circulating... working on improving the beam lifetime #CERN #LHC 6:28 AM Nov 22nd#CERN#LHC6:28 AM Nov 22nd Good morning from CERN. Over three days, the LHC has had two beams circulating with good lifetimes. I t's a good solid start. #CERN #LHC 12:23 AM Nov 23rd from HootSuite#CERN#LHC12:23 AM Nov 23rd HootSuite TWO BEAMS ARE CURRENTLY CIRCULATING IN THE LHC! #CERN #LHC 4:25 AM Nov 23rd from HootSuite#CERN#LHC4:25 AM Nov 23rd HootSuite It's been an eventful day at CERN. It started with two circulating beams and ended with first collisions in four detectors. #CERN#CERN #LHC 11:39 AM Nov 23rd#LHC11:39 AM Nov 23rd There was a press conference earlier in the day, taking stock of what happened over the weekend #CERN#CERN #LHC 12:04 PM Nov 23rd#LHC12:04 PM Nov 23rd CERN's press release has pictures of some of the first collisions #CERN #LHC 12:38 PM Nov 23rdhttp://bit.ly/8U6DVX#CERN#LHC12:38 PM Nov 23rd The #LHC accelerated a beam to 540 GeV overnight. Here are the pictures #CERN 12:46 AM Nov 24th#LHChttp://bit.ly/4Njuxf#CERN12:46 AM Nov 24th

38