alice en het quark gluon plasma. welkom bij alice • programma: – presentatie over het alice...
TRANSCRIPT
ALICE en het Quark Gluon Plasma
Welkom bij ALICE
• Programma:– Presentatie over het ALICE experiment (~half uur)– Bezoek aan ALICE (in groepjes van 6) en aan de
expositie (~1.5 uur)– tot 16.45
• Neem je camera mee want foto’s maken mag
Even voorstellen…
• Bijna 3 jaar op CERN• Onderdeel van mijn promotieonderzoek bij
Nikhef en de Universiteit Utrecht• Vooropleiding: – HAVO, – HBO technische natuurkunde (Eindhoven), – Master Experimentele natuurkunde (Utrecht)
• Onderzoek: Flow analyse met de ALICE detector
• A Large Ion Collider Experiment– Begrijpen van de sterke kernkracht– Begrijpen van de materie bij het ontstaan van het
universum; de oerknal– Die toestand heet het Quark Gluon Plasma
Waarom ALICE?
10 –6 sec 10 –4 sec 3 min 15 Mil Jahre
5
4 grote LHC experimenten
ALICE: Materie in extreme omstandigheden
~ 1000 Onderzoekers~35 Landen~115 Instituten
Bouwstenen van materie
graviton foton W, Z gluon
Krachten
Deeltjes
Quarks zijn nooit vrij…g
g
gq
q
q
gg
gq
q
q
gg
gq
q
q
gg
gq
q
q
gg
gq
q
q
Proton: quarks en gluonen bewegen in het proton
Een quark uit het proton bevrijden lukt niet omdat er nieuwe quarks geproduceerd worden met de energie die we in het systeem stoppen.
Als we veel protonen samen persen in een klein volume bij hoge temperatuur kunnen de quarks (bijna) vrij bewegen binnen dit volume: het Quark-Gluon Plasma.
Meson: quark-anti quark
Interactie sterk op grote afstand
Hoe maken we een Quark Gluon Plasma?
• We hebben veel quarks en gluonen nodig bij een hoge temperatuur en dichtheid:– 50 maal de dichtheid in een neutronenster, 50 protonen in
een volume van 1 proton!– Temperatuur hoger dan 4 x 1012 K, 200 000 maal hoger dan
in het centrum van de zon– Extreme omstandigheden in een klein volume
• We kunnen deze toestand maken door atoomkernen te laten botsen bij een hoge energie in de LHC
• We gebruiken loodkernen omdat dit de meest zware stabiele atomen zijn
Een lood-loodbotsing
Een lood-lood botsing
Sporen in de ALICE detector
• In een botsing tussen protonen worden ca 10 deeltjes geproduceerd, in een botsing tussen lood kernen ca 3000 deeltjes
• Van elk deeltje moeten we de massa en impuls (snelheid) meten.
Hoe “zie” je het QGP?
• Theoretische voorspellingen– Meer strange quarks– Minder J/psi deeltjes (charm quark en anti-quark)– Energie verlies van deeltjes met veel energie als ze
door het QGP heen gaan – Collectief gedrag van alle deeltjes die ontstaan in
de botsing: flow• Deze signalen worden in ALICE bestudeerd
Collectief gedrag - FlowEen loodkern is groot (6 fm, 208 nucleonen)De botsingen variëren van centraal (frontaal) tot perifeer (schampend) zodat het volume en de vorm van het gebied waar het QGP gevormd wordt varieert
Drukgradiënt als functie van de plaats verschillend in de verschillende richtingen.
De grotere drukgradiënt geeft deeltjes een hogere snelheid!
Gemeten verschil tussen aantal deeltjes in de twee richtingen.
Energieverlies
Snelle quarks/gluonen geproduceerd in botsingen tussen de quarks en gluonen in de kernen moeten soms door het QGP vliegen waardoor ze energie verliezen
RAA is de ratio van de hoeveelheid deeltjes in lood-lood botsingen vergeleken met proton-proton botsingen
Jet Quenching
192 GeV168 GeV
perifeer
DhDf bin size: 0.1x0.1
47 GeV
102 GeV
centraal
DhDf
Een bosing waar de loodkernen elkaar net raken, de jets ontsnappen makkelijk aan beide zijden
Een botsing waar de kernen overlappen, de deeltjes verliezen veel energie!
16
De ALICE detector16 x 16 x 26 m3 10.000 ton
Hoe vinden we de eigenschappen van deeltjes?
• Reconstrueer de sporen van de deeltjes die ze in de detector achterlaten
• Geladen deeltjes worden afgebogen in een magneetveld en aan de straal kunnen we de impuls en lading meten: p = qrB
Een lood-loodbotsing in ALICE
1915/2/2006 LHCC Status Report J. Schukraft
Deeltjesidentificatie in ALICE
ITS
velocity v/c
TOFProtons
Kaons
Pions
all plots:preliminary calibration & alignment !
TPC
Lood botsingen in de LHC
• 1 maand per jaar botst de LHC loodkernen op elkaar en ALICE registreerd die botsingen
• ALICE bestudeerd ook de proton-proton botsingen van de LHC als vergelijkingsmateriaal
• In 2010 hebben de eerste lood botsingen plaatsgevonden en in 2011, net voor de kerst, de tweede en iedereen is hard aan het werk om deze te bestuderen.
21
Dit gaan we zo bekijken...