Desde el “Big Bang” hasta nosotros… Investigando la naturaleza del microcosmos con el detector CMS en el Large Hadron Collider, LHC Desde el “Big Bang”

Presentación del tema: "Desde el “Big Bang” hasta nosotros… Investigando la naturaleza del microcosmos con el detector CMS en el Large Hadron Collider, LHC Desde el “Big Bang”"— Transcripción de la presentación:

1 Desde el “Big Bang” hasta nosotros… Investigando la naturaleza del microcosmos con el detector CMS en el Large Hadron Collider, LHC Desde el “Big Bang” hasta nosotros… Investigando la naturaleza del microcosmos con el detector CMS en el Large Hadron Collider, LHC

2 Pero, ¿porque estoy en Quito nuevamente, ? … La primera vez, en 1992, buscando físicos y estudiantes Ecuatorianos para que colaboren en el Superconducting Super Collider Honeisen, Gangotena, Montufar de la USFQ Ahora la ciencia se traslada al Large Hadron Collider Edgar Carrera & Francisco Yumiceva (con su detector)… ellos y sus estudiantes de la EPN trabajan en CMS

3 Ese trabajo de 1992 resulto ahora en USFQ/BU… Rain Forest Station at Tiputini, USFQ/BU Mas de 600 estudiantes de Boston University han realizado investigaciones Muchos se han quedado en Ecuador, y 60 ecuatrorianos han trabajado con nosotros…y ahora en CERN

4 ahora estamos chocando partículas, descubriendo que hay adentro! ahora estamos chocando partículas, descubriendo que hay adentro!

5 Baja velocidad = baja energía, pocos pedazos grandes Chocando helicópteros“Lego” velocímetro

6 Más alta energía…pedazos mas pequeños velociímetro

7 El siglo pasado…

8 Entendimieto actual…

9 Los ladrillos mas simples del Universo (Lego) … 2 Quarks 1 Lepton up down electron up+up+down = un protón up+down+down = un neutrón (Realmente no son asi; son puntos en el LHC super-microscopio)

10 Con quarks y electrones, la naturaleza construye átomos 2 protones 2 neutrones Se repite billones y billones de veces… 2 electrones Ejemplo: Atomo de Helio

11 Et voila – el Universo!

12 Se puede obtener grandes enregías en el Acelerador CERN, excavado en las montañas Jurásicas y de dinosaurios E=mc 2 Altisímas energías pueden crear algo nuevo, algo que existió en el universo temprano y caliente pero que ya no existen en nuestro universo frio! …para no terminar…vamos a energías más altas velocímetro

13 Hace 14 mil millones de años, en la época del Big Bang, fueron 13 partículas que llenaron el universo… 6 Quarks up down charm strange top bottom 6 Leptons electron muon tau Electron neutrino Muon neutrino Tau neutrino El LHC es una máquina del tiempo, que nos lleva al nacimiento del Cosmos

14 Para cada partícula, Había una antipartícula El Universo temprano tuvo una cantidad igual de antimateria… up down electron electron neutrino anti-up anti-down positron Anti-electron neutrino Particulas y antipartículas tienen cargas opuestas; por lo demás idénticas......pero de lo que podemos observar, queda casi nada de antimateria en nuestro Universo....!

15 Accelerator Energy Lo interesante es que (los “dinosaurios”) desaparecen casi instantáneamente; solo “vemos” sus partículas hijas Tenemos que ser detectives– mirando a la evidencia para entender que pasó! complicando un poco más las cosas… complicando un poco más las cosas…

16 Como sabemos todo esto? …el Large Hadron Collider (y sus antepasados)

17 Varios miles de millones de protones, al 99.999999% de la velocidad de la luz viajan en el anillo de 27 km más de 11,000 veces por segundo! Utilizando el velódromo mas rápido del planeta– el LHC

18 Para evitar colisiones con atomos de aire, necesitamos un espacio diez veces más vacio que en la Luna El espacio más vacio del Sistema Solar:

19 A una temperatura de -271 grados Celsius, 1.9 grados por encima del cero absoluto, el LHC es más frio que el espacio (2.7° K) …de tal manera que los imanes sean superconductores para minimizar pérdidas de potencia. y es uno de los sitios más frios del Universo y es uno de los sitios más frios del Universo

20 Cuando dos protones chocan frente a frente, estos generan temperaturas más de mil millones de veces que aquellas en el centro del Sol! Simulation of a collision in the CMS experiment Pero el punto de la colision del LHC es el sitio más caliente de la Galaxia

21 nuestro trabajo: seleccionar y grabar señales de más de 600 millones de choques prtoón-protón cadas egundo hemos construido los detectores más grandes y complejos del Mundo hemos construido los detectores más grandes y complejos del Mundo ¿Pueden observar los dos técnios en el centro?

22 Un “zoom” del detector CMS: 2500 científicos e ingenieros lo diseñaron y construyeron en 20 años 15 pisos de altura 15,000 toneladas, dos veces el peso de la Torre Eiffel Con el más grande y poderso imán jamás construido

23 …hecho con un precisión increilble… Una cámara de 75 millones de pixels, que toma 40 millones de fotos por segundo!

24 …ensamblado en la superficie, y blindado 100m bajo tierra

25 Las dos mitades del detector al unirse…

26 Cilindros anidados…veamos un corte… identificando los restos del choque midiendo sus drecciones y energías

27 ¿Pero porque hacer todo esto? ¿No conocemos ya todo? En realidad sabemos muy poco! Veamos las grandes preguntas.

28 Anti-Tom HanksTom Hanks Materia vs. Anti-materia Se parecerían mucho

29 Materia vs. Anti-materia Pero cual es su punto de encuentro…

30 El misterio de la anti-materia Hace 14 mil millones de años, el Big Bang crea iguales cantidades de materia y anti-materia Existimos porque no hay anti-materia en la vecindad. ¿A donde se fue toda la anti-materia? ¿Porque la Naturaleza prefiere materia sobre la anti-materia?

31 ¿Que le pasó a la anit-materia? Con 50 años de producción de anti-materia, solo sabemos que alguna partículas se comportan ligeramente difernete de sus antipartículas Esta diferencia no es suficiente para explicar como funciona el Universo El LHC produce iguales cantidades de materia y anti- materia, al estudiar a las dos en detalle nos podría decir porque.

32 quarksleptons... EL MISTERIO DE LA MASA los tamaños representan las abismales diferencias de las masas… ¿¿¿Quien falta??? ¿Prevalece una partícula en el vacío? la “melaza” a travez la cual todos nos movemos (el bosón “Higgs”)

33 ¿Que es la materia oscura en el espacio que mantiene juntas a todas las galaxias? Astronomos suman toda la materia que observamos (protones, neutrones, electrones) solo el 5% del universo El resto es masa oscura, y energía oscura

34 Matria Oscura “Oscura” porque no la vemos, pero explica el movimineto de galaxias y estrellas. Probablemente hecha de particulas desconocidas, “supersimétricas”,sombras hermanas de los quarks & electrones. El LHC puede crear estas partícula y el CMS detectarlas.

35 Recostrucción de un choque…

36 La verdad está escondida… El experimento CMS en el Large Hadron Collider está sondeando terriorios desconocidos. Al descubrir nuevos procesos y partículas se cambiará nuestro entendimineto de enrgía, materia y espacio. Estamos aprendiendo sobra las fuerzas básica que han formado nuestro universo desde el inicio del tiempo y con eso podremos determinar el futuro del universo y el Ecuador es ahora parte de todo esto! Firmamos el acuerdo ayer!

37 Backup

38 ¿Quiere saber más? www.cern.ch - main CERN web site www.cern.ch Cms.cern.ch – CMS public web site http://cmsdoc.cern.ch/cmscc/cmstv/cmstv.j sp?channel=1&frames=yes - Cms TV (view current status of CERN, LHC, CMS etc.) http://cmsdoc.cern.ch/cmscc/cmstv/cmstv.j sp?channel=1&frames=yes European Masterclasses - http://www.physicsmasterclasses.org/ http://www.physicsmasterclasses.org/ CERN contact for Education: Rolf.Landua@cern.ch Rolf.Landua@cern.ch Me: Larry.Sulak@cern.chLarry.Sulak@cern.ch

39 LA INVESTIGACION FUNDAMENTAL siempre ha sido el motor de la INNOVACIÓN 100% CIENCIA 100% CIENCIA Electromagnetismo Relatividad En un GPS, debemos tomar en cuenta la dilatacion del tiempo. De lo contrario, habría un error de 10 m en solo 5 minutos de viaje J.C. Maxwell A. Einstein Los teléfonos utilizan ondas electromagneticas para comunicarse

40 Aceleradores: desarrollados en laboratrios de física y utilizados en hospitales Courtesy of IBA Alrededor de 9000 de los 17000 aceleradores que operan en el Mundo son utilizados en medicina. Terapia con hadrones es un novedoso poroceso para tratar tumores

41 Detectores: desarrollados en laboratorios de física & utilazdos en imágenes médicos PET (Tomografía por emisión de positrones) utiliza antimateria(positrones). Courtesy NIH

42 Resultados incluyen… WWW >20 años de edad!

43 Encontrando el Higgs SI la partícula Higgs existe & SI tiene una masa de alrededor de 130 GeV Esta sería la pista que podríamos ver en el 2011 o 2012…… Ancho de la“señal” debida a la certza medida y “ancho natural” del Higgs “background” due to fake pairs of tracks

44 Re-descubrimientos en el CMS

45 Y desde ya buscando nueva física

46 Espectro de la masa del Di-muon

47 …ensamblado en la superficie, y blindado bajo 100 m

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49 á é í ó ú ñ ¿ Á