Acceleratoare de Acceleratoare de particuleparticule

Craciun Mihai LucianCraciun Mihai Lucian

Grupa 114BGrupa 114B

IntroducereIntroducere

Un aceelerator de particule este o Un aceelerator de particule este o instalatie complexa folosita pentru a instalatie complexa folosita pentru a accelera particule elementareaccelera particule elementare

Sunt accelerate in general doar particule Sunt accelerate in general doar particule ce poarta sarcina electricace poarta sarcina electrica

Accelerarea are loc sub actiunea Accelerarea are loc sub actiunea campurilor electrice si magnetice.campurilor electrice si magnetice.

Sunt folosite la studierea particulelor Sunt folosite la studierea particulelor elementare si a structurii nucleului atomicelementare si a structurii nucleului atomic

ScopulScopul Gasirea celei mai mici particule subatomice, Gasirea celei mai mici particule subatomice,

particula care sta la baza universuluiparticula care sta la baza universului Ciocnirea cu alte particule staționare; ciocnire Ciocnirea cu alte particule staționare; ciocnire

care rezultă în descompunerea în alte particule, care rezultă în descompunerea în alte particule, ele putând fi urmărite și analizate cu diverse ele putând fi urmărite și analizate cu diverse aparateaparate

Se accelerează particula la viteze tot mai mari Se accelerează particula la viteze tot mai mari pentru a se analiza comportamentul ei. Spre pentru a se analiza comportamentul ei. Spre exemplu electronul accelerat își mărește masa exemplu electronul accelerat își mărește masa

Obținerea unui flux extrem de ridicat de radiații X Obținerea unui flux extrem de ridicat de radiații X intr-o instalație denumită sincrotronintr-o instalație denumită sincrotron

Obtinerea de informatii despre primele secunde Obtinerea de informatii despre primele secunde dupa Big-Bangdupa Big-Bang

Modelul StandardModelul Standard Este o teorie a 3 dintre cele 4 forte fundamentale Este o teorie a 3 dintre cele 4 forte fundamentale

(electromagnetica, nucleara slaba si nucleara tare), interactiuni (electromagnetica, nucleara slaba si nucleara tare), interactiuni care mediaza dinamica particulelor subatomice cunoscute.care mediaza dinamica particulelor subatomice cunoscute.

Modelul standard este incomplet, deoarece nu face referire la a 4-Modelul standard este incomplet, deoarece nu face referire la a 4-a forta (gravitatia) si pentru ca este incompatibil cu unele a forta (gravitatia) si pentru ca este incompatibil cu unele descoperiri recente.descoperiri recente.

Modelul standard contine 12 particule elementare numite fermioniModelul standard contine 12 particule elementare numite fermioni Fermionii sunt grupati in functie de felul cum interactioneaza, Fermionii sunt grupati in functie de felul cum interactioneaza,

formand 3 generatii.formand 3 generatii. 6 dintre particule sunt denumite quarci si interactioneaza intre ele 6 dintre particule sunt denumite quarci si interactioneaza intre ele

prin forta nucleara tare, fiind legati permanent intre ei, formand prin forta nucleara tare, fiind legati permanent intre ei, formand hadroni. Un quarc si un anti-quarc formeaza un meson, iar 3 hadroni. Un quarc si un anti-quarc formeaza un meson, iar 3 quarci formeaza un baryon.quarci formeaza un baryon.

Celelalte 6 particule se numesc leptoni si miscarea lor este Celelalte 6 particule se numesc leptoni si miscarea lor este influentata de forta nucleara slaba, fiind astfel foarte greu de influentata de forta nucleara slaba, fiind astfel foarte greu de detectat.detectat.

Toata materia baryonica este formata din prima generatie de Toata materia baryonica este formata din prima generatie de particule. Toti atomii sunt formati din electroni care orbiteaza un particule. Toti atomii sunt formati din electroni care orbiteaza un nucleu format la nivelul cel mai mic din quarci sus-josnucleu format la nivelul cel mai mic din quarci sus-jos

Large Hadron ColliderLarge Hadron Collider Este un accelerator de particule construit la Este un accelerator de particule construit la

Centrul European de Cercetari Nucleare (CERN), Centrul European de Cercetari Nucleare (CERN), langa Geneva.langa Geneva.

Constructia a fost finalizata in mai 2008 si a Constructia a fost finalizata in mai 2008 si a costat peste 3 miliarde de lire sterlinecostat peste 3 miliarde de lire sterline

Are forma de cerc cu circumferinta de 27 km, Are forma de cerc cu circumferinta de 27 km, situat la 100 m sub pamantsituat la 100 m sub pamant

Este considerat cel mai performant accelerator de Este considerat cel mai performant accelerator de particule din lumeparticule din lume

Teoretic acceleratorul ar trebui sa confirme Teoretic acceleratorul ar trebui sa confirme existenta bosonului Higgs, acoperind elementele existenta bosonului Higgs, acoperind elementele lipsa ale Modelului Standard, explicand modul in lipsa ale Modelului Standard, explicand modul in care particulele capata anumite proprietati cum care particulele capata anumite proprietati cum ar fi masa.ar fi masa.

DetectoareDetectoare

LHC contine 6 detectoare aflate sub LHC contine 6 detectoare aflate sub pamant in excavatiile din dreptul pamant in excavatiile din dreptul punctelor de intersectie ale salepunctelor de intersectie ale sale

ATLAS si Compact Muon Solenoid(CMS) ATLAS si Compact Muon Solenoid(CMS) sunt detectoare de particule mari si au sunt detectoare de particule mari si au functii genericefunctii generice

A Large Ion Collider Experiment (ALICE) si A Large Ion Collider Experiment (ALICE) si LHCb au roluri mai specificeLHCb au roluri mai specifice

TOTEM si LHCf sunt mult mai mici si sunt TOTEM si LHCf sunt mult mai mici si sunt folosite pentru cercetari foarte specializatefolosite pentru cercetari foarte specializate

ScopulScopul In timpul functionarii, aproximativ sapte mii de oameni de stiinta din 80 de In timpul functionarii, aproximativ sapte mii de oameni de stiinta din 80 de

tari vor avea acces la LHC.tari vor avea acces la LHC. Ei spera sa obtina raspunsul la urmatoarele intrebari:Ei spera sa obtina raspunsul la urmatoarele intrebari: Oare mecanismul Higgs de generare a maselor particulelor elementare din Oare mecanismul Higgs de generare a maselor particulelor elementare din

Modelul Standard este cu adevărat aplicat în natură? Dacă e așa, câte Modelul Standard este cu adevărat aplicat în natură? Dacă e așa, câte feluri de bosoni Higgs există, și care sunt masele lor? feluri de bosoni Higgs există, și care sunt masele lor?

Electromagnetismul, forța nucleară tare și forța nucleară slabă sunt oare Electromagnetismul, forța nucleară tare și forța nucleară slabă sunt oare doar manifestări diferite ale unei singure forțe unificate, după cum prezic doar manifestări diferite ale unei singure forțe unificate, după cum prezic multiplele teorii ale unificării? multiplele teorii ale unificării?

De ce este gravitația cu atâtea ordine de mărime mai slabă decât celelalte De ce este gravitația cu atâtea ordine de mărime mai slabă decât celelalte trei interacțiuni fundamentale? trei interacțiuni fundamentale?

Există în natură supersimetrie, adică au particulele din Modelul Standard Există în natură supersimetrie, adică au particulele din Modelul Standard câte un partener supersimetric? câte un partener supersimetric?

De ce pare că există violări ale simetriei între materie și antimaterie? De ce pare că există violări ale simetriei între materie și antimaterie? Care este natura materiei întunecate și a energiei întunecate? Care este natura materiei întunecate și a energiei întunecate? Există dimensiuni superioare, după cum prezic diferitele modele inspirate Există dimensiuni superioare, după cum prezic diferitele modele inspirate

din teoria corzilor, și pot fi detectate?din teoria corzilor, și pot fi detectate?

Decursul testelorDecursul testelor După punerea în funcțiune a supercoliderului, oamenii de știință de la CERN După punerea în funcțiune a supercoliderului, oamenii de știință de la CERN

estimează că dacă Modelul Standard este corect, atunci la fiecare câteva ore estimează că dacă Modelul Standard este corect, atunci la fiecare câteva ore va fi produs câte un boson Higgs. În acest ritm ar putea dura aproximativ trei va fi produs câte un boson Higgs. În acest ritm ar putea dura aproximativ trei ani până se vor aduna suficiente statistici pentru a dovedi cu certitudine ani până se vor aduna suficiente statistici pentru a dovedi cu certitudine existența bosonului Higgs. Similar, ar dura un an sau mai mult până când vor existența bosonului Higgs. Similar, ar dura un an sau mai mult până când vor fi adunate destule rezultate privind particulele supersimetrice pentru a trage fi adunate destule rezultate privind particulele supersimetrice pentru a trage concluzii în privința acestora concluzii în privința acestora

Primul flux de protoni a circulat prin colider în dimineața zilei de 10 Primul flux de protoni a circulat prin colider în dimineața zilei de 10 septembrie 2008. CERN a reușit trimiterea protonilor prin tunel în etape de septembrie 2008. CERN a reușit trimiterea protonilor prin tunel în etape de câte trei kilometri. Particulele au fost trimise în sens orar în accelerator și au câte trei kilometri. Particulele au fost trimise în sens orar în accelerator și au efectuat primul înconjur complet la ora 10:28 ora locală. efectuat primul înconjur complet la ora 10:28 ora locală.

LHC a încheiat cu succes primul său test major: după o serie de rulări de test, LHC a încheiat cu succes primul său test major: după o serie de rulări de test, două puncte albe au apărut pe ecranul unui monitor, arătând că protonii au două puncte albe au apărut pe ecranul unui monitor, arătând că protonii au traversat toată lungimea coliderului. Ghidarea particulelor pe parcursul de traversat toată lungimea coliderului. Ghidarea particulelor pe parcursul de inaugurare a durat mai puțin de o oră. inaugurare a durat mai puțin de o oră.

S-a așteaptat ca primele coliziuni de protoni cu energii mari să aibă loc la 6-8 S-a așteaptat ca primele coliziuni de protoni cu energii mari să aibă loc la 6-8 săptămâni după intrarea în funcțiune a LHC la 10 septembrie 2008. În anul săptămâni după intrarea în funcțiune a LHC la 10 septembrie 2008. În anul 2008, însă, LHC a operat la o energie redusă, de doar 10 TeV. Perioada de 2008, însă, LHC a operat la o energie redusă, de doar 10 TeV. Perioada de oprire de iarnă (spre sfârșitul lui noiembrie) a fost folosită pentru antrenarea oprire de iarnă (spre sfârșitul lui noiembrie) a fost folosită pentru antrenarea magneților superconductor, astfel încât rularea din 2009 să înceapă la magneților superconductor, astfel încât rularea din 2009 să înceapă la energia maximă proiectată de 14 TeV, ceea ce însă încă nu a reușit.energia maximă proiectată de 14 TeV, ceea ce însă încă nu a reușit.

La 30 martie 2010 s-a anunțat reușita primelor experimente de coliziuni a La 30 martie 2010 s-a anunțat reușita primelor experimente de coliziuni a două jeturi de protoni cu energia de câte 3,5 TeV pe particulă pe sens, în două jeturi de protoni cu energia de câte 3,5 TeV pe particulă pe sens, în total deci 7 TeV, cu o frecvență de ciocniri de circa 100 Hz, iar la 21 aprilie total deci 7 TeV, cu o frecvență de ciocniri de circa 100 Hz, iar la 21 aprilie 2010 s-a publicat reușita primei reconstrucții a unui mezon B, tot la această 2010 s-a publicat reușita primei reconstrucții a unui mezon B, tot la această energie.energie.