Normal text - click to edit. Utfordringer for partikkelfysikken Hva består den mørke materien av? Hva er mørk energi? Kan kreftene i naturen beskrives.

Presentasjon om: "Normal text - click to edit. Utfordringer for partikkelfysikken Hva består den mørke materien av? Hva er mørk energi? Kan kreftene i naturen beskrives."— Utskrift av presentasjonen:

1 Normal text - click to edit

2 Utfordringer for partikkelfysikken Hva består den mørke materien av? Hva er mørk energi? Kan kreftene i naturen beskrives under samme lest? Er Higgs-mekanismen forklaringen på hvordan partiklene får masse? Hvorfor har universet så lite antimaterie? Kan vi bidra til å forstå mer av universets begynnelse?

3 Universe The reconstruction of the History of the Universe

4 Normal text - click to edit

5 Fysikkarbeidsgrupper ved ATLAS B-mesoner Topp-kvark studier Standard-modellen Higgs Supersymmetri ”Exotics” Tunge ioner

6 Normal text - click to edit Hvorfor har universet bare materie? Sakharovs tre betingelser: –Brudd på bevaring av baryontall –Brudd på partikkel-antipartikkelsymmetri –Faseoverganger (system ute av termisk likevekt) Partikkelfysikk kan bidra til å belyse de to første betingelser

7 Normal text - click to edit B-mesoner: CP-brudd Mesoner som inneholder b-kvarken (den nest tyngste kvarken) Dedikerte eksperimenter (”B-factories”)har funnet en liten forskjell mellom B-mesoner, og deres antimesoner (CP- brudd) Ikke nok til å forklare den store asymmetrien mellom materie og antimaterie i universet. Vil også finne ut av alle henfallsparametre. LHC eksperimentene vil gjøre alternative studier

8 Normal text - click to edit

9 t-kvarken Eksistens etablert ca 1994 Eneste kvark som henfaller før den binder seg til en annen kvark. Ca 50000 ganger tyngre enn u og d kvarker Egenskaper fortsatt dårlig kjent, og må studeres Henfaller nesten alltid til b-kvark+W-boson

10 Normal text - click to edit En partikkelkollisjon der et topp-antitopp par produseres. Merk: Antall kvarker produsert = antall antikvarker produsert LHC: Antikvarker og gluoner i Proton’sjøen’.

11 Normal text - click to edit

12 Standardmodell (SM)-fysikk Grunnet den svært høye kollisjonsraten får vi ved LHC masse data om veldig mange prosesser og partikler. Disse kan brukes til presisjonsmåling av mange av standarmodellens prediksjoner får enten befestet SM ELLER en finner avvik, noe som antakelig bare kan forklares gjennom utvidelser av SM

13 Normal text - click to edit Invariant masse til μ + μ - par.

14 Normal text - click to edit Vi finner partikler av mange typer…

15 Normal text - click to edit SUPERSYMMETRI (SUSY) En foreslått utvidelse av SM, der hver eneste partikkel har sin supersymmetriske partner-partikkel. Mest plausible måte å få forent de sterke vekselvirkninger med de elektrosvake

16 Normal text - click to edit Supersymmetri, en partnerpartikkel til hver kjente vanlige partikkel

17 Normal text - click to edit SUSY (forts) I de minimale modellene har vi en bevaringslov i antall partiker som medfører at den letteste supersymmetriske partikkel er helt stabil! Kandidat for universets mørke materie! –Må være nøytral –Må være tyngre enn ca 40 GeV (fra eksperimenter) –Bør finne signaler for dette ved LHC, hvis SUSY finnes. Ses i detektoren som en ubalanse i totalenergien målt i detektoren.

18 Normal text - click to edit

19 ”In R-parity conserving SUSY models [2], the lightest supersymmetric particle (LSP) is stable and escapes detection, giving rise to events with significant missing transverse momentum. In decay chains with charginos, chargino decay to the LSP can produce a high-momentum lepton.” ”Search for supersymmetry using final states with one lepton, jets, and missing transverse momentum with the ATLAS detector….”

20 Normal text - click to edit HIGGS-partikkel(er) SM forutsier at Higgspartikkelen må eksistere for at partiklene skal kunne ha masse! Presisjonsmålinger: Hvis SM er rett så er higgspartikkelmassen mindre enn ca. 200-300 GeV, helst under 150 GeV. Da skal denne kunne finnes ved LHC i 2011 eller 2012!!! SUSY og andre utvidelser forutsier en eller flere higgspartikler....

21 Normal text - click to edit Det fins Higgs kandidater fra LEP-eksperimentene Men ikke bevis: SM-Higgs massen må være over 114 GeV.

22 Normal text - click to edit Plot showing the effect on the 95% exclusion limits of increasing the integrated luminosity from 0.5 inverse femtobarns to 5 inverse femtobarns at 7 TeV. For example, one could exclude a Standard Model Higgs with a mass lying between 135 and 188 GeV with only 0.5 fb-1 but this would nearly extend from the LEP limit of 114 GeV to several hundreds GeV with 5 fb-1 of total integrated luminosity for ATLAS alone En pedagogisk hodepine….

23 Normal text - click to edit Kan Higgs-feltene ha noe med den mørke energien å gjøre? Det fins i hvert fall teoretikeres som spekulerer på at vakuum er fylt med dette og gir en frastøtningseffekt.

24 Normal text - click to edit Eksotiske fenomener Signaturer for ekstra dimensjoner –Teorier kan konstrueres der gravitasjonskraften virker i mer enn 3 dimensjoner, mens de andre kreftene virker i bare 3 dimensjoner. –Kan være med å forklare mørk materie, som da evt. finnes i de usynlige dimensjonene!!!! Mini svarte hull: Kan vi i LHC lage så høy masse- energitetthet at dette kollapser i et svart hull? –NB: I så fall er det svarte hullet meget kortlivet!

25 Normal text - click to edit Simulert signatur for mini svart hull

26 Normal text - click to edit Bly-Bly kollisjoner ved LHC: ALICE-eksperimentet er dedikert til dette. De to andre eksperimentene kan også studere disse kollisjonene. (Jeg viser her et ATLAS event) Events som dette er sterke indikasjoner på eksistensen av kvark- gluon plasma

27 Normal text - click to edit Oppsummert Vi har en vel etablert teori for hvordan elementærpartiklene vekselvirker og hvordan materien er bygd opp fra disse (Standardmodellen) Vi har nå mye data som underbygger Big Bang kosmologi, men vi trenger både mørk materie og repulsiv mørk energi for å forklare det vi ser Det er nå en sterk kobling mellom astrofysikk og partikkelfysikk.

28 Normal text - click to edit LHC åpner et nytt energivindu og data er i ferd med å bidra til: Innsikt i hvorfor partikler har masse (higgsmekanismen) Innsikt i utvidelser av standardmodellen, og dermed muligens om –Mørk materie –Forening av vekselvirkningene til en teori

29 Normal text - click to edit Fire uavklarte spørsmål Hvorfor er gravitasjon så forskjellig fra de andre kreftene? –Gravitasjonsteorien omhandler selve rommet –De andre kreftene omhandler partikler som beveger seg i dette rommet Hva er mørk energi? Hvorfor har vi så lite antimaterie i universet Hva består den mørke materien av

30 Normal text - click to edit Takk for meg Takk for meg!