Ανιχνεύοντας τις απαρχές του Σύμπαντος:

Transcript

1 Ανιχνεύοντας τις απαρχές του Σύμπαντος: Κατασκευή ανιχνευτών για το πείραμα ATLAS του CERN, στο ΑΠΘ (ΚΕΔΕΚ) Σαμψωνίδης Δήμος Αναπλ. Καθηγητής Τμήμα Φυσικής ομάδα ΑTLAS - ΑΠΘ ΚΕΔΕΚ

2 Η ομάδα ΑΤLAS - ΑΠΘ Τμήμα Φυσικής / Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ./ Εργαστήριο Εργαλειομηχανών Τμήμα Φυσικής / Εργαστήριο Ηλεκτρονικής Μελη ΔΕΠ Δ. Σαμψωνίδης Ι. Τσιάφης Χ. Πετρίδου Σ. Τζαμαρίας Κ. Κορδάς Σ. Νικολαϊδης Σ. Σίσκος 5 Μεταδιδάκτορες, 2 Μηχανικούς, Υπ. Διδάκτορες, Τεχνικός Ι. Μάνθος Χ. Λαμπούδης Ι. Μανιάτης Μ. Τσοπούλου Ι. Μάζνας Π. Πασχαλιάς Θ. Κουτσοσίμος Α. Αργύρης Σ. Κορδούλας Α. Δημουλάκης Σπ. Κομπογιάννης Π. Χαραλάμπους Κ. Οικονόμου Χ. Γέντσος Α. Γκαιτατζής Σ. Τζανέτης Α. Μαράντης M. Nτογραματζή

3 Η έρευνα στη σωματιδιακή Φυσική Ο Μεγάλος Αδρονικός Επιταχυντής (LHC, Large Hadron Collider)

4 Ο Μεγάλος Αδρονικός Επιταχυντής (LHC, Large Hadron Collider) Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) είναι η Θερμότερη Γωνιά του Γαλαξία μας, ο ψυχρότερος δακτύλιος 1.9 Κ (CMBR 2.7 K) και ο πλέον κενός χώρος στο Σύμπαν!

5 Οι συγκρούσεις των πρωτονίων στο LHC Τα πρωτόνια που συγκρούονται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), προκαλούν θερμοκρασίες φορές μεγαλύτερες του ήλιου σε μιά απειροελάχιστη περιοχή στο χώρο Η ενέργειά τους ισοδυναμεί με την θερμοκρασία δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου μετά την Μεγάλη Έκρηξη, το Βig Bang

6 600 εκατ. συγκρούσεις πρωτονίων/sec στο Πείραμα ATLAS

7 Το ΑΠΘ στο ATLAS (1995 ) Ο ανιχνευτής ATLAS - μια οκταόροφη πολυκατοικία! ΑΠΘ άνθρωποι Μήκος 45 m Διάμετρος 25 m Βάρος 7000 τόνοι (ζυγίζει όσο ο πύργος του Eiffel)

8 Ελληνική συμμετοχή στο ATLAS Συνεργασία τριών Πανεπιστημίων Εθνικό Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθηνών Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Κατασκευή και έλεγχος 112 BIS chambers στην Ελλάδα (10% του Muon Tracking System)

9 ΑΠΘ στην κατασκευή του ATLAS Τμ. Φυσικής, Εργ. Πυρηνικής κ. Πετρίδου Τμ. Μηχανολόγων Μηχ. Εργ. Εργαλειομηχανων κ. Μπουζάκης Κατασκευή των θαλάμων BIS Clean Room Granite table (2200x2700x400 mm3, 7 ton) 3-D measuring CMM machine with precision of ±3μm

10 Οι θάλαμοι BIS στο CERN BIS integration (services) and test, Chamber Certification BIS installation, Commissioning, Data Taking Gas System Cosmic ray trigger Low Voltage BIS chambers High Voltage

11 H ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs (2012) 4 Ιουλίου 2012

12 Η αναβάθμιση του LHC ATLAS Phase-1 Run end Upgrade Run fb -1 L~3x10 end 34 cm /s 300 fb -1 ATLAS Phase-2 Upgrade Μετά το 2024 HL-LHC: Υψηλή φωτεινότητα Ενέργεια πάνω από 14 TeV?

13 Η Νέα Πρόκληση του LHC! Tι έβλεπε ο ανιχνευτής το 2010 Tι βλέπει ο ανιχνευτής το 2018! CMS sim. with 70 vertices Tι θα βλέπει ο ανιχνευτής το 2026! ATLAS: simulation for HL-LHC with 200 vertices Μεγάλη Ενέργεια+Μεγάλη Στατιστική Νέες Ανακαλύψεις!

14 Αναβάθμιση του ανιχνευτή ATLAS Η εμπρόσθια περιοχή του Μιονικού Φασματομέτρου Small Wheels ~10m New Small Wheel Micromegas (Micro-MEsh Gaseous Structure) ΑΠΘ/Du bna Y.Giomataris (AΠΘ), Ph.Rebourgeard, JP Robert and G. Charpak (Nobel 1992) NIM A 376 (1996) A New Small Wheel Sector Saclay (FR)

15 The Small Wheel New Small Wheel

16 New Small Wheel - Layout stgc Micromegas LM2, ΑΠΘ+ Duban LM1, France SM1, Italy SM2, Germany

17 LM2 Drift panels AUTH Στόχος : Παραγωγή και έλεγχος 96 Drift panels πλήρως εξοπλισμένα με mesh Αποστολή στη Dubna (Ρωσίας) για τη συναρμολόγηση σε quadruplet. Έλεγχος και εγκατάσταση στο CERN (ΑΠΘ+Dubna) Δημιουργήθηκε νέο εργαστήριο κατασκευής ανιχνευτών (360 m 2 ) Στο ΚΕΔΕΚ Νέο Clean Room (145 m 2 ), 2 βοηθητικούς χώρους

18 Πιστοποίηση του Εργαστηρίου Επιτροπή του CERN + ATLAS (May 2107) Production Readiness Review (June 2017) Πράσινο φως για την έναρξη της παραγωγής (Ιουλ 17)

19 LM2 Drift panels AUTH Έναρξη παραγωγής Ιουλ Έχει ολοκληρωθεί το 50% της παραγωγής προδιαγραφές Επιπεδότητα ±40 μm Πάχος mm ± mm Στεγανότητα 0.6 mb/h στα 3mb

20 Drift Panel Thessaloniki 18 πάνελ βρίσκονται στη Dubna

21 Ανιχνευτής Picosec

22 Recent Contributions to the PICOSEC R&D AUTH Instrumentation Group Fanourakis, G. K., and Tzamarias, S. E. (2017). Evaluation of Statistical and Systematical Errors in Arrival Time Estimations: MCP slewing and resolution. RD51-NOTE RD51/RD51%20internal%20notes/RD51-NOTE pdf Niaouris, V. P. (2017). Picosecond MicroMeGaS signal processing with Kaiser Bessel Filters. RD51-NOTE Fanourakis, G. K., Manthos, I., Niaouris, V., Paraschou, K., Sampsonidis, D., and Tzamarias, S.E. (2017). Analysis Methods and Results of the Picosecond-Micromegas Laser Beam Data: PART A Charge and Amplitude Properties of the PICOSEC Waveforms. RD51-NOTE Fanourakis, G. K., Manthos, I., Niaouris, V., Paraschou, K., Sampsonidis, D., and Tzamarias, S.E. (2017). Analysis Methods and Results of the Picosecond-Micromegas Laser Beam Data: PART B Timing Characteristics of the PICOSEC Waveforms. RD51- NOTE Manthos, I., Niaouris, V., Paraschou, K., Sampsonidis, D., and Tzamarias, S.E. (2017). Analysis Methods and Results of the Picosecond-Micromegas Laser Beam Data: PART C Simulation of the PICOSEC-Micromegas and Results. RD51-NOTE Paraschou, K. (2018). Study of the PICOSEC-Micromegas detector with test beam data and phenomenological modelling of its response.

23 A Phenomenological Model of the PICOSEC Timing Characteristics GARFIELD++ Detailed Simulation All the Relevant Phenomena Very Precise Predictions Black Box Very Time Consuming AUTH PICOSEC Phenomenological Model

24 Επεξεργασία δεδομένων Online: το ΑΠΘ στην ανάπτυξη του συστήματος FTK του ATLAS p p

25 Σύστημα online επιλογής γεονότων : Hardware Track Trigger (ΗΤΤ) αναβάθμιση ΙΙ του ATLAS Υπόβαθρο: Η ιχνηλασία των φορτισμένων σωματιδίων ( η εύρεση των τροχιών τους ) είναι εξαιρετικά χρονοβόρα σε συμβατικούς επεξεργαστές (CPUs). ΗΤΤ (Hardware Track Trigger): αναβάθμιση του ATLAS Trigger/DAQ στη φάσηιι, θα λειτουργεί ως συν-επεξεργαστής για τη φάρμα υπολογιστών που κάνουν το τελευταίο επίπεδο επιλογής γεγονότων online στο ΑΤLAS. θα υπολογίζει ταχύτατα τις τροχιες με χρήση ειδικών μνημών συσχέτισης (Associative Memories, AM ) σε ολοκληρωμενα κυκλώματα (AM chips) και με FPGAs. είναι εξέλιξη του συτήματος FTK στο ATLAS τώρα, (όπου το ΑΠΘ συμμετέχει)

26 Προοπτικές του εργαστηρίου ανιχνευτών Έρευνα και Ανάπτυξη νέων ανιχνευτών Κατασκευή ανιχνευτών για εφαρμογές πέρα από το ATLAS (τομογραφία μιονίων ) Εφαρμογές ανιχνευτών εκτός CERN Συνεργασίες με τον τομέα επιταχυντών του CERN

27 Το ΚΕΔΕΚ Μεγάλη ευκαιρία για την ανάπτυξη ενός Εργαστηρίου R&D ανιχνευτών Ανοίγονται προοπτικές για νέες συνεργασίες Οι κατασκευές ανιχνευτών μεγάλης κλίμακας δίνουν τη δυνατότητα χρηματοδότησης της λειτουργίας του εργαστηρίου. Παρέχει ένα εξαιρετικό εργαλείο στην εκπαίδευση υψηλού επιπέδου.

28 ευχαριστώ 28