Τι ελπίζουμε να δούμε στον Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) Γ.Ι. Γούναρης, Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Μάιος 2009

Σχετικά έγγραφα
Τι ελπίζουµε να δούµε στον Μεγάλο Αδρονικό Συγκρουστή (LHC) Γ.Ι. Γούναρης, Τµήµα Φυσικής, Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Μάρτιος 2008

Τι ελπίζουμε από τον μεγάλο επιταχυντή στο CERN. Γ.Ι. Γούναρης, Τμήμα Φυσικής, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Νοέμβριος 2009

Τι ελπίζουμε από τον μεγάλο επιταχυντή στο CERN

Δύο Συνταρακτικές Ανακαλύψεις

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 18/04/16

Εκλαϊκευτική Ομιλία. Θεοδώρα. Παπαδοπούλου, Ομ. Καθηγήτρια Φυσικής, ΕΜΠ Μέλος του Συμβουλίου Πελοποννήσου. Ημερίδα CERN Τρίπολη, 13 Νοεμβρίου 2013

Διάλεξη 22: Παραβίαση της κατοπτρικής συμμετρίας στις ασθενείς αλληλεπιδράσεις

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ε: Από τί αποτελείται η ύλη σε θεμελειώδες επίπεδο;

Εξαιρετικά σπάνια διάσπαση στο CMS, CERN 19 Ιουλίου 2012

ΗΦυσική του µικροκόσµου και του Σύµπαντος

ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ είναι ο τομέας τις ϕυσικής που προσπαθεί να εξηγήσει την γένεση και την εξέλιξη του σύμπαντος χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις και τ

ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΚΑΒΑΛΑΡΗ ΑΝΝΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΔΟΥ ΙΩΑΝΝΑ ΚΟΥΣΟΥΝΗ ΜΑΡΓΑΡΙΤΑ

Αυτός ο Κόσµος ο µικρός ο Μέγας. Αθήναι

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Το πείραμα στο CERN και ο σκοπός του. Το «πολυπόθητο» μποζόνιο Higgs. Μηχανισμοί ανίχνευσης του μποζονίου Higgs. και τι περιμένουμε;


Κοσμολογία. Η δομή, η εξέλιξη του Σύμπαντος και τα πειράματα στο CERN. Γιάννης Νταλιάνης (PhD)


Πλησιάζοντας την ταχύτητα του φωτός. Επιταχυντές. Τα πιο ισχυρά μικροσκόπια

Η κατακόρυφη τομή...

Κοσμολογία & Αστροσωματιδική Φυσική Μάγδα Λώλα CERN, 28/9/2010

Ευτράπελα σχετικά με τον επιταχυντή LHC και τους ελέφαντες. Μετάφραση του Fun facts about LHC and elephants του Πανεπιστημίου του Birmingham

ΗΦυσική του µικροκόσµου και του Σύµπαντος

Νετρίνο το σωματίδιο φάντασμα

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΚΕΨΗΣ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ : ΤΟΥ ΠΣΠΑ ΤΗΣ ΒΠΣ ΣΤΟ. public.web.cern.ch/ public/en/about/ About-en.html

Το Μποζόνιο Higgs. Το σωματίδιο Higgs σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Μάθημα 1

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Τμήμα Φυσικής, Α.Π.Θ. 7ο Εξάμηνο

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Αναζητώντας παράξενα σωματίδια στο A LargeIonColliderExperimnent. MasterClasses : Μαθήματα στοιχειωδών σωματιδίων

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/05/15

CERN black board, Jul Presse écrite après l annonce de la découverte du boson de Higgs au séminaire du 4 juillet 2012 au CERN

Και τα τρία σωμάτια έχουν σπιν μονάδα.

Καθ. Κ. Φουντάς, Εργ. Φυσικής Υψηλών Ενεργειών, Παν. Ιωαννίνων

Σωματιδιακή Φυσική: Από το Ηλεκτρόνιο μέχρι το Higgs και το Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) στο CERN

Διάλεξη 16: Παράδοξα σωματίδια και οκταπλός δρόμος

Λόγοι που ήθελαν να σταματήσουν το πείραμα το CERN

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου)

Η κλασσική, η σχετικιστική και η κβαντική προσέγγιση. Θωµάς Μελίστας Α 3

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 19/04/16

To CERN (Ευρωπαϊκός Οργανισµός Πυρηνικών Ερευνών) είναι το µεγαλύτερο σε έκταση (πειραµατικό) κέντρο πυρηνικών ερευνών και ειδικότερα επί της σωµατιδι

Η ύλη και οι δυνάµεις

Το μποζόνιο Higgs (Σωματίδιο του Θεού) και ο ρόλος του Μεγάλου Αδρονικού Επιταχυντή στην Ανακάλυψη του Ομάδα Μαθητών:

Τα ευρήματα δύο ερευνητικών ομάδων συμπίπτουν ως προς τις τιμές μάζας του μποζονίου Χιγκς

Ο Maxwell ενοποίησε τις Ηλεκτρικές με τις Μαγνητικές δυνάμεις στον

Η ΒΑΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

H ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑ ΑΠΟ 100 ΧΡΟΝΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΙΑΚΗ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ

βαρυτικά συστήματα αστέρων, γαλαξιακών αερίων, αστρικής σκοτεινής ύλης. Η ετυμολογία της λέξης αναφέρεται στον δικό μας

Οι αθέατες ύλη και ενέργεια στο Σύµπαν. Γ.Ι. Γούναρης, Τµήµα Φυσικής, Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Μάρτιος 2007

Αναστασόπουλος Πασχάλης. LHC στο CERN: Η µεγαλύτερη µηχανή του κόσµου

Η πρόβλεψη της ύπαρξης και η έµµεση παρατήρηση των µελανών οπών θεωρείται ότι είναι ένα από τα πιο σύγχρονα επιτεύγµατα της Κοσµολογίας.

Διάλεξη 18: Καθιερωμένο πρότυπο (1978-?)

Στοιχειώδη σωμάτια. Τα σωμάτια ύλης

Μαθηµα Φεβρουαρίου 2011 Tuesday, February 22, 2011

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 1γ: Επιταχυντές (α' μέρος) Λέκτορας Κώστας Κορδάς

Masterclasses. Εισαγωγή

Το CERN, η Ελλάδα και η Διεθνής Συνεργασία

ΕΜΕΙΣ ΚΙ Ο ΚΟΣΜΟΣ. Λεονάρδος Γκουβέλης. Διημερίδα Αστροφυσικής 4-5 Απριλίου

«Ταξίδι» στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Κύκλοι Μαθημάτων Σύγχρονης Φυσικής Πρασιανάκης Γιώργος Καραδημητρίου Μιχάλης

Κωστής Χαλκιαδάκης, φυσικός. Συσκάκης Γιάννης, φυσικός. 10 Ερωτήσεις και 10 απαντήσεις για το CERN

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 10η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Τεχνολογία του LHC- Κατασκευές. Τίνα Νάντσου Παιδαγωγική Υπεύθυνη Playing with Protons Ελλάδα 2017

Δομή του Πρωτονίου με νετρίνο. Εισαγωγή στη ΦΣΣ - Γ. Τσιπολίτης

Διάλεξη 17: Το μοντέλο των κουάρκ

Καλώς Ορίσατε στο CERN

Πριν υπάρξει το Σύμπαν

Εισαγωγή στην Σωµατιδιακή Φυσική. Δοµική Συγκρότηση και Θεµελιώδεις Αλληλεπιδράσεις της Υλης

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ: Π. ΚΑΛΟΓΕΡΑΚΟΣ (ΦΥΣΙΚΟΣ)

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009


Εισαγωγη στους ανιχνευτες σωματιδιων στο CERN

Φυσική Στοιχειωδών Σωµατιδίων

The Large Hadron CERN Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

Εκπαιδευτική Αξιοποίηση του CERN στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση

Ιχνηλατώντας τα Μυστικά του Σύμπαντος

"Στην αρχή το φως και η πρώτη ώρα που τα χείλη ακόμα στον πηλό δοκιμάζουν τα πράγματα του κόσμου." (Οδυσσέας Ελύτης)

ΕΝΕΡΓΟΣ ΔΙΑΤΟΜΗ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟΥ W

ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ CERN. Επιστημονική ομάδα ΒΑΣΙΛΗΣ ΣΙΔΕΡΗΣ &ΝΙΚΟΣ ΚΑΛΑΦΑΤΗΣ. 3ο Λύκειο Γαλατσίου

Κάθε άτομο στο σώμα σου προέρχεται από έκρηξη άστρου και τα άτομα του αριστερού σου χεριού πιθανόν να προέρχονται από διαφορετικό άστρο απ ότι του

Ινστιτούτο Αστρονομίας & Αστροφυσικής, ΕΑΑ

ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟς Ε. ΒΑΓΙΟΝΑΚΗς. Καθηγητής Πανεπιστημίου Ιωαννίνων ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ. Μια Εισαγωγή στη Βασική Δομή της Ύλης

ΤΟ ΠΛΗΘΩΡΙΣΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΑ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΩΡΙΩΝ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΠΑΤΡΑΣ Κ. Ν. ΓΟΥΡΓΟΥΛΙΑΤΟΣ ΧΕΙΜΩΝΑΣ 2004

Q2-1. Πού βρίσκεται το νετρίνο; (10 μονάδες) Theory. Μέρος A. Η Φυσική του Ανιχνευτή ATLAS (4.0 μονάδες) Greek (Greece)

ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΕΙΔΙΚΟΣ ΛΟΓΑΡΙΑΣΜΟΣ ΚΟΝΔΥΛΙΩΝ ΕΡΕΥΝΑΣ

1 Μονάδες - Τυπικά μεγέθη. 2 Η Διαστολή και η Ηλικία του Σύμπαντος ΚΟΣΜΟΓΡΑΦΙΑ. 2.1 Ο νόμος του Hubble. Διδάσκων: Θεόδωρος Ν.

θεμελιακά Ερωτήματα Κοσμολογίας & Αστροφυσικής

Εισαγωγή στη Θεωρία των Στοιχειωδών Σωµατιδίων

Κβαντικό κενό ή πεδίο μηδενικού σημείου και συνειδητότητα Δευτέρα, 13 Οκτώβριος :20. Του Σταμάτη Τσαχάλη

Διάλεξη 1: Εισαγωγή, Ατομικός Πυρήνας

Καλώς Ήρθατε στο CERN

Άσκηση ATLAS Z path Τι θα μετρήσουμε σήμερα και πώς

ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΩΡΙΩΝ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΠΑΤΡΑΣ ΧΕΙΜΩΝΑΣ 2004 Κ.Ν. ΓΟΥΡΓΟΥΛΙΑΤΟΣ

Τα μεγάλα πειράματα στο LHC

Το CERN, η φυσική των σωματιδίων, και η αναζήτηση για το μποζόνιο Higgs -

ΘΑΥΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΥΣΤΗΡΙΑ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

16/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 09. ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ

Ο Κόσµος ο Μικρός και ο Μέγας: µια βόλτα στα Όµορφα µονοπάτια της σύγχρονης Θεµελιώδους Φυσικής

Transcript:

Τι ελπίζουμε να δούμε στον Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC) Γ.Ι. Γούναρης, Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Μάιος 2009 1

LHC και τα 4 πειράματά του. Περ.: 27 χιλμ. 2

Στο τούνελ του LHC Χρειάσθηκαν 25 χρόνια για να σχεδιασθεί, εγκριθεί και κατασκευασθεί ο επιταχυντής και οι ανιχνευτές. Συγκρούσεις p-p 7 TeV + 7 TeV 10 15-10 16 συγκρούσεις /έτος Το πάχος της κάθε δέσμης των p είναι μικρότερο μιας τρίχας. Η πυκνότης ενέργειας στο σημείο συγκρούσεως θα είναι παρόμοια με των πρώτων στιγμών της Δημιουργίας Στις ΗΠΑ λειτουργεί από χρόνια το Tevatron με 7 φορές μικρότερη ενέργεια και 100 (ή 1000) λιγότερα γεγονότα κατ έτος. 3

Το κάθε πρωτόνιο που συγκρούεται στο LHC αποτελεί μια ισχυρότατη δέσμη από κουάρκς και g. Σύγκρουση σωματίων στο LHC udsud,,,,, stt,,, bb,, g + εξωτικά σωμάτια udsud,,,,, s, g udsud,,,,, s, g udsud,,,,, stt,,, bb,, g Όμως αν υπάρχουν και αόρατα σωμάτια, τότε θα νομίζαμε ότι παραβιάζεται η διατήρηση της ενέργειας ή ορμής. ΣΥ 4

Οι απαιτούμενοι ανιχνευτές είναι τεράστιοι: Οανιχνευτής ATLAS: Όγκος= 20000 m 3, 2000 επιστήμονες, 165 Ινστιτούτα, 35 χώρες 45m 22m 5

CMS-TS-00079 2.864 m 1.840 m 1.320 m ΟανιχνευτήςτουCMS CMS CERN, Building 40 ATLAS μ 6.920 m 5.635 m 4.645 m 3.850 m 2.950 m Transverse View Y ϕ X Towards Center of LHC 6

Φάσεις: ATLAS Ιούνιος 2007 7 6

Φάσεις: Καλώδια 8 7

Συνολικά στο ATLAS και CMS 70-80 εκ. Pixels. Οι εργαζόμενοι απ όλες τις χώρες του κόσμου. Το πλήθος των ερευνητών ανά πείραμα κυμαίνεται στους 2000 με 3000. Με συγκρούσεις που τελικά προβλέπεται να φτάσουν τις 108-109 ανά δευτερόλεπτο, κάθε σύστημα διαχείρισης της πληροφορίας θα υπερφορτωνόταν. 9

Η τεχνολογία καινούργια. Δεν υπάρχει πολύ προηγουμένη πείρα. Προβλήματα συνεπώς αναμένονται. 10

slhc Τρόποι επιλογής των γεγονότων προ της αποθηκεύσεως απαιτούνται 11

Πρώτες μεμονωμένες δέσμες πρωτονίων: 10 Σεπ. 2008 12 12

Στο CMS γιορτάζουν το γεγονός... 13 13

19 Σεπτεμβρίου 2008 Πρόβλημα σε κάποιες διασυνδέσεις 14

Παρασκευή 19 Σεπτεμβρίου 2008 Πρόβλημα στο τμήμα 34 Εκκίνηση του τελικού τμήματος στα 5 TeV Εσφαλμένη ηλεκτρική επαφή οδηγεί σε μεγάλη διαρροή Ηλίου στο τούνελ. Το (υπεραγώγιμο) τμήμαθαπρέπεινα θερμανθεί σε θερμοκρασία δωματίου για να διορθωθεί. Επανεκκίνηση προγραμματίζεται για την άνοιξη 2009... Αναβάλλεται για τέλος Σεπτεμβρίου 2009... ίσως Οκτώβριο... 15

LHC status and commissioning 16 μετακινημένοι μαγνήτες... 16

Σχεδιάγραμμα: Τι ελπίζουμε να πετύχουμε με τον LHC? Όταν μαζευτεί κάπου επαρκής πυκνότητα ενέργειας, τότε αναπόφευκτα μετατρέπεται σε ύλη. Στον LHC η πυκνότης ενέργειας αναμένεται τεράστια. Η νεώτερη έρευνα δεν έχει πλέον καμιά αμφιβολία ότι ο Κόσμος μας έχει ΑΡΧΗ, (στις αρχές του 20 αιώνα η επιστήμη πίστευε το αντίθετο). Στην αρχή η πυκνότης ενεργείας ήταν τεράστια. Σε τέτοιες συνθήκες, πολλά από τα στοιχειώδη σωμάτια που παρήχθησαν στην αρχή της Δημιουργίας, θα παραχθούν και στον LHC. Οι δυνάμεις έχουν την ίδια υφή όπως και η ύλη. Όλα φαίνονται σαν σωμάτια. Η δομή τους ΔΕΝ είναι όμως τυχαία. Μόλις τα τελευταία χρόνια, αρχίσαμε να την καταλαβαίνουμε! Με τον LHC, ελπίζουμε να προχωρήσει η γνώση της δομής των δυνάμεων και των στοιχειωδών σωματίων της ύλης. 17

Η μορφή των δυνάμεων και των σωματίων: Τα στοιχειώδη σωμάτια δεν έχουν ακτίνα, και τίποτε δεν τα εμποδίζει να πλησιάζουν μεταξύ τους. Έτσι, αν οι δυνάμεις ήταν πολύ σκληρές, τότε η ενέργεια ενός μικρού κομματιού του χώρου θα μπορούσε να ξεπεράσει την ενέργεια του Σύμπαντος ολοκλήρου Υπάρχει ΑΝΑΓΚΗ οι δυνάμεις να μην είναι πολύ σκληρές. Αλλιώς τα μαθηματικά δεν δουλεύουν... Ερευνητική μέθοδος: Τι «απαλύνει» τις σκληρότητες αυτές ; Μια πρώτη συμβολή προέρχεται από την αντιύλη. Ο Dirac βρήκε πως αν υπάρχει αντιύλη, οι σκληρότητες αυτές κάπως απαλύνονται. Η αντιύλη ανακαλύφθηκε 1930. Αναζητώντας τρόπους περαιτέρω απαλύνσεως οδηγηθήκαμε στις θεωρίες βαθμίδος. Δουλεύουν θαυμάσια όταν δεν υπάρχει μάζα. Όμως, όταν υπάρχει προκαλούνται μεγάλες σκληρότητες! Ο μόνος γνωστός τρόπος να απαλυνθούν οι σκληρότητες αυτές είναι μέσω πεδίων Higgs που κατακλύζουν το Σύμπαν. 18

Το πεδίο και τα σωμάτια Higgs Αν το Σύμπαν παρομοιασθεί με μια λιμνούλα, τότε το πεδίο Higgs αντιστοιχεί με το νερό της λίμνης, όταν είναι ακίνητο. Και το πεδίο Higgs χρειάζεται για να αποκτούν μάζα πολλά από τα σωμάτια που την χρειάζονται... Και τα σωμάτια Higgs αντιστοιχούν με τους μικρούς κυματισμούς στην λιμνούλα. Στις πρώτες στιγμές της Δημιουργίας (πριν συμπληρωθεί το πρώτο δευτερόλεπτο), οι τεράστιες πυκνότητες (και θερμοκρασίες) εμπόδιζαν οποιοδήποτε εκτεταμένο πεδίο, να πάρει μη-μηδενική τιμή. Στην αρχή λοιπόν της Δημιουργίας, το πεδίο Higgs πρέπει να μηδενίζεται και κανένα από τα στοιχειώδη αυτά σωμάτια δεν είχε τότε μάζα. Όλα έμοιαζαν τότε με το Φως Η μάζα των στοιχειωδών σωματίων δημιουργήθηκε αργότερα, όταν έπεσε η πυκνότης και η θερμοκρασία, επιτρέποντας στο πεδίο Higgs μη μηδενική τιμές. 19

Η Υπερσυμμετρία : Όμως η αντιύλη και οι θεωρίες βαθμίδος και το πεδίο Higgs δεν φαίνεται να αρκούν για μια ικανοποιητική απάλυνση της σκληρότητας των δυνάμεων. Μένουν και άλλες ακόμη σκληρότητες που θα μπορούσαν να απαλυνθούν αν υπήρχε Υπερσυμμετρία. Η Υπερσυμμετρία έχει και άλλα πλεονεκτήματα: παρέχει υποψηφίους για την σύσταση της Σκοτεινής Ύλης (ΣΥ) πού ξέρουμε ότι αποτελεί την κυρία μορφή ύλης στο Σύμπαν. και βοηθά και στην πραγμάτωση του ονείρου της Μεγάλης Ενοποίησης. Στο LHC ελπίζουμε να ανακαλύψουμε την Υπερσυμμετρία, και να παράγουμε ΣΥ στην Γη. 20

Στις επόμενες διαφάνειες θα προσπαθήσω να διασαφήσω με εικόνες τα προηγούμενα, ακολουθώντας το Σχεδιάγραμμα Σύντομη περιγραφή της ιστορίας του Χρόνου. Σύντομη περιγραφή του προτύπου μοντέλου για την ύλη και τις δυνάμεις (SM). Το μοντέλο αυτό περιέχει μόνον τις γνωστές μορφές ύλης και δυνάμεων και ένα πεδίο Higgs, και χαρακτηρίζεται από συμμετρίες και αξιοσημείωτες τριαδικές δομές. Όλα τα προβλεπόμενα στο SM σωμάτια έχουν ήδη ανακαλυφθεί, εκτός από το Higgs! Την ανακάλυψη του Higgs, ή κάποιο υποκατάστατό του περιμένουμε από το LHC. Γιατί πιστεύουμε ότι υπάρχει Σκοτεινή Ύλη (ΣΥ); Θα παραχθεί στο LHC ; Υπάρχει πράγματι Υπερσυμμετρία; Θα την δει το LHC ; 21

Μια σύντομη ιστορία του Χρόνου (πρώτο μέρος) Οι πρώτοι πυρήνες τα e + εξαφανίζονται Τα q δεσμεύονται και p,n σχηματίζονται τα αντι-q εξαφανίζονται Γέννηση της μάζης 10-11 sec q q, L L Κοσμικός πληθωρισμός 10-34 -10-32 sec Μεγάλη ενοποίηση των 3 δυν. Η Βαρύτης ξεχωρίζει από τιςάλλεςδυνάμειςκαι γίνεται κλασσική. Ο χώρος γίνεται τριδιάστατος 22

Μια σύντομη ιστορία του Χρόνου (Δεύτερο μέρος) Σήμερα Η διαστολή επιταχύνεται Υπερκαινοφανείς Δημιουργία αστέρων και Γαλαξιών Πρώτοι αστέρες και γαλαξίες. Το Σύμπαν επανιονίζεταιι: z 15 Το Σύμπαν γίνεται διαφανές και... φωτογραφίζεται. 23 Οι πρώτοι πυρήνες

SM: Τακβάντα τωνδυνάμεωνκαιτης ύλης και οι τριάδες τους «Γνωστά» σωμάτια γ Hu H d G Παρατηρήστε μια συνεχή επανάληψη του αριθμού 3. Τα στοιχειώδη σωμάτια της ύλης και των δυνάμεων τα λέμε και κβάντα. Τα κβάντα της ύλης είναι τα κουάρκς και τα λεπτόνια. Εμφανίζονται κατά τριάδες! H Και το κάθε κουάρκ κυκλοφορεί σεu τρία «χρώματα», εξ αιτίας του SU(3). Τα κβάντα των τριών βασικών δυνάμεων d είναι τα γ, g, Z, W ± ενώ G είναι το κβάντουμ της βαρύτητας H G ~ Ηδομήτωνδυνάμεωναυτών χαρακτηρίζεται από την συμμετρία U(1) SU(2) SU(3), που είναι γινόμενο τριών απλών ομάδων. Και όλων οι δράσεις ενεργούν μέσα σ έναν χώρο με τρεις γεωμετρικές διαστάσεις, και μια Φύση με τρία βασικά φυσικά μεγέθη 24

Ασυμπτωτική Ελευθερία Ηελκτικήδύναμη ανάμεσα στα κοάρκ αυξάνει με την απόσταση. Τα κουάρκς δεν μπορούν ποτέ να εμφανισθούν ελεύθερα. Εμφανίζονται σαν πίδακες (jets). Δέσμιες καταστάσεις όπως τα p, n θα είχαν σχεδόν ολόκληρη την μάζα τους, και αν ακόμη δεν υπήρχε το Higgs. Η ορατή μάζα προέρχεται κυρίως από QCD SU(3) 25

Το Σύμπαν κατακλύζεται σήμερα από το πεδίο Higgs, όπωςμιαλίμνηαπόνερότης. Αν το νερό είναι πυκνό, τα «ψάρια» δυσκολεύονται παίρνουν μάζα. Αν το νερό ήταν πολύ «αραιό», θα ήσαν πιο ελεύθερα. Το πεδίο Higgs είναικάτισανυγρόπου κατακλύζει σήμερα το Σύμπαν. Η βασική ιδέα είναι ότι αλληλεπίδραση ενός μη μηδενικού του πεδίου Higgs με τα άλλα σωμάτια, αυξάνει την ενέργεια τους, και δυσκολεύει την κίνησή τους. Η μάζα των W, Z, e, μ, τ, και των νετρίνο πρέπει να προέρχεται εξ ολοκλήρου από το πεδίο Higgs. Τα κουάρκς όμως παίρνουν την μάζα τους εν μέρει από το Higgs και εν μέρει από QCD.... Τι είναι το σωμάτιο Higgs ; Τα «κυματάκια» στην λίμνη οι κβαντικές διεγέρσεις του πεδίου Higgs είναι το σωμάτιο Higgs Τέτοια «κυματάκια», ελπίζουμε να παραχθούν άγουμε στο LHC. H Υπερσυμμετρία περιμένει m h 140 GeV, 26

Ψάχνοντας για το σωμάτιο Higgs. Αναμένεται να παράγεται στο LHC καιναπεθαίνεισχεδόναμέσως 27

Ψάχνοντας για το Higgs SM SM: BR(H)=Πιθανότητα διασπάσεως του H σε ζεύγη σωματίων, σαν συνάρτηση του Μ Η. SM m h Συνδυάζοντας τα σφάλματα όλων των μετρήσεων που διαθέτουμε. SM SM 33 MH = 76 GeV < 142GeV MSSM 115 < m < 120 h 24 με P 95% GeV 28

Ένα 115 m h 120 GeV είναι πολύ δύσκολο να ανακαλυφθεί (Έτος 2010-2011) 29

Έτος 2012 30

Έτος 2013 Αν το SM είναι σωστό και η Higgs μάζα είναι m h 20 GeV, και αν το LHC δουλεύει με IL ~6 fb -1 /y, τότε θα χρειασθούν τρία περίπου χρόνια για την ανακάλυψή του Higgs. Ίσως το Tevatron προλάβει 31

Η Υπερσυμμετρία απαλύνει περισσότερο την σκληρότητα των δυνάμεων «Γνωστά» σωμάτια Υπερσυμμετρικά τους αδέλφια γ Hu u L, R L, R c, t L R H u H d d L, R L, R s b L, R H d G e L, R L, R μ, τ L R G ~ Σε κάθε «γνωστό» αντιστοιχεί ένα ή δυο «υπερσυμμετρικά τους αδέλφια», με πανομοιότυπα φορτία, «χρώμα», ισοσπίν. Διαφέρουν μόνον στο σπιν, και στη μάζα. Οργανώνονται και αυτά κατά τριάδες. Κανένα δεν έχει βρεθεί ως τώρα. Ελπίζουμε στο LHC! 32

Η Υπερσυμμετρία ενθαρρύνει το ο όνειρο της Μεγάλης Ενοποίησης Αν M SUSY <1 TeV, τότε οι εντάσεις των τριών δυνάμεων πολύ κοντά στην πηγή τους, παίρνουν πανομοιότυπες τιμές. Οι τρεις δυνάμεις γίνονται μία! Q~1/d : Q 10 16 GeV d 2 10-30 cm Σε αποστάσεις ~ 2 10-30 cm, όχι μόνον οι εντάσεις των τριών δυνάμεων, αλλά ίσως και οι «μάζες» των υπερσυμμετρικών σωματιδίων λαμβάνουν κοινές τιμές. 33

ΣΥ Ο Γαλαξίας μας έχει διάμετρο περίπου 100 kly (Το φως κάνει 8 για να έλθει από τον Ήλιο, όμως χρειάζεται 24000 χρόνια για να φτάσει στο κέντρο του Γαλαξία) Τα άσπρα είναι αστέρια και νεφελώματα. Όμως γύρω από το κέντρο του Γαλαξία υπάρχει πολύ περισσότερη ΣΥ. 34

Ένα σημαντικό κομμάτι του Σύμπαντος... Η ύπαρξη ΣΥ αποτελεί κοινή πεποίθηση. 35

1Ε 0657-56 Bullet cluster:: Δύο σμήνη γαλαξιών, σε απόσταση D 3.4 Gly, συγκρούσθηκαν 150 Mly νωρίτερα. Σπανιότατη περίπτωση όπου τα κέντρα μάζης της συνήθους και της ΣΥ δεν συμπίπτουν, (Αύγουστος 2006). Οπτικό: Χιλιάδες γαλαξίες Ατιν. Χ: Θερμά αέρια T~10 8 K Σκωτ. Ύλη : βαρυτικά είδωλα Ένας γαλαξίας σαν τον δικό μας 36

Μόνον 4% της ενεργείας του Σύμπαντος προέρχεται από γνωστή ύλη. Το 22% προέρχεται από Σκοτεινή Ύλη αποτελούμενη από ουδέτερα, αγνώστου είδους σωμάτια, που δεν αλληλεπιδρούν με το φως, ούτε σχετίζονται με την γνωστή ύλη και δυνάμεις. Αισθάνονται μόνον την βαρύτητα και τις ασθενείς δυνάμεις. Το υπόλοιπο 74% είναι ενέργεια προερχόμενη από άγνωστα πεδία, που ίσως μοιάζουν με το πεδίο Higgs. Σκοτεινή Ενέργεια. CHANDRA X ray τηλεσκόπιο: MACS J0025.4-1222:: Δύο σμήνη γαλαξιών, σε απόσταση D 5.6 Gly, Μιαακόμηπερίπτωσηόπουτακέντραμάζηςτηςσυνήθους και της ΣΥ δεν συμπίπτουν, (Αύγουστος 2008). 37

Ψάχνοντας για την ΣΥ: Τεχνητός δορυφόρος PAMELA 2006: Ιταλία- Γερμανία- Σουηδία- Ρωσία. 38

Κοιτάζοντας προς τη γενική κατεύθυνση του κέντρου του Γαλαξία μας... Εκεί πρέπει να είναι μαζεμένη αρκετή ΣΥ, ώστε να μπορεί να αλληλοκαταστρέφεται... Η PAMELA βλέπει e +, αλλά δεν βλέπει αντιπρωτόνια. 39

Τεχνητός δορυφόρος PAMELA 2008: Τα σωμάτια της ΣΥ προτιμούν να αλληλοκαταστρέφονται παράγοντας λεπτόνια μάλλον, παρά κουάρκς. Δύσκολη η εξήγηση με υπερσυμμετρία!! W 0 γ + Z? 40

Η Υπερσυμμετρία περιέχει υποψηφίους για την ΣΥ «Γνωστά» σωμάτια Υπερσυμμετρικά τους αδέλφια γ Hu u L, R L, R c, t L R H u H d d s b L, R L, R L, R H d G e L, R L, R τ L R μ, G ~ 0 0 0 0 Τα φυσικά νιουτραλίνο είναι γραμμικοί «συνδυασμοί» των 1 2 3 4 0 0 γ, Z, H, H κάτι σαν συμβολή κβαντικών κυμάτων... u Το ελαφρότερο νιουτραλίνο d χ, χ, χ, χ 0 χ 1 Άλλη δυνατότητα για ΣΥ είναι το βαρυτίνο είναι σταθερό και μπορεί να αποτελεί την ΣΥ. G 41

0 χ 1 μ μ LR, μ + p 0 χ 2 q L, R p q μ 0 χ 1 q L, R q Μια διαδικασία παραγωγής 2 στο LHC. Τα νιουτραλίνος είναι αόρατα και η ορμή ελλείπουσα. Αν δούμε περισσότερα σωμάτια να φεύγουν προς την μια μεριά απ ότι προς την άλλη, έχουμε ανακαλύψει κάτι. χ 1 0 42

Τελειώνοντας Ο μεγαλύτερος σήμερα επιταχυντής, το Tevatron, λειτουργεί στα ~2 TeV. To LHC θα έχει ενέργεια 14 TeV και 100-1000 φορές μεγαλύτερη ροή συγκρουομένων p. Υπάρχει πραγματικά το Higgs ; Ποια είναι η μάζα του; Η ύπαρξη ΣΥ, καιοιενδείξειςγιατηνενοποίηση των δυνάμεων και άλλα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι υπάρχουν κβάντα που δεν περιέχονται στον SM. Υπάρχει πράγματι Υπερσυμμετρία με M SUSY ~1 TeV; Με τον LHC θα παράγουμε ΣΥ στη Γη; Όμως έχουμε επιστημονικά πεισθεί ότι το Σύμπαν που βλέπουμε έχει Αρχή. Γεννήθηκε πριν 14 δισ. χρόνια, και κάποτε θα τελειώσει. Και εκπλήττομαι από το γεγονός ότι ό,τι είναι σίγουρο στην επιστημονική περιγραφή συμπίπτει απολύτως με την Γραφική περιγραφή την γραμμένη 1400 χρόνια π.χ. 43