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1 Colóquio Experiência CMS no LHC IST, 28 de Abril 2010 João Varela Introdução.

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1 1 Colóquio Experiência CMS no LHC IST, 28 de Abril 2010 João Varela Introdução

2 2 Programa: Apresentação da experiência CMS no LHC João Varela O que se espera descobrir na experiência CMS Pedro Silva *) Como funciona a experiência CMS: ligação directa da Sala de Controlo André David *) Programa Acelerador LHC (Large Hadron Collider) & Experiência CMS (Compact Muon Solenoid) *) ex-aluno da LEFT

3 3 Research and discovery - Education, training, collaboration - Technology and innovation The World's biggest laboratory for particle physics research 2500 physicists, engineers, technicians 6500 users from Universities and Institutes Portugal is Member state since 1986

4 4 Large Hadron Collider A maior infraestrutura científica mundial O acelerador com maior energia Em construção desde 1995 Início de operação em 2009 Exploração ~ 20 anos

5 5 1232dipolos Dipolo Supercondutor

6 No túnel do LHC Vários milhares de biliões de protões viajam a % da velocidade da luz no anel de 27km de perímetro vezes por segundo

7 7 Para acelerar protões até à velocidade da luz é preciso um vácuo semelhante ao do espaço interplanetário. A pressão nos tubos do feixe do LHC é dez vezes inferior à pressão na Lua. O lugar mais vazio no sistema solar … Vácuo no LHC

8 8 Com a temperatura de -271 graus Celsius, ou 1.9 graus acima do zero absoluto, o LHC é mais frio que o espaço interestelar Um dos lugares mais frios do Universo … Criogenia no LHC

9 9 Quando os dois protões nos feixes colidem, geram num volume minúsculo, uma temperatura mais de um bilião de vezes superior à do interior do Sol Um dos lugares mais quentes na Galáxia… Simulação de uma colisão na experiência CMS Temperatura no LHC Simulação de uma colisão na experiência ALICE

10 10 Detectores gigantes para medir com uma precisão extraordinária (dezena de microns) as partículas resultantes de 600 milhões de colisões por segundo. Os maiores e mais complexos detectores alguma vez construídos… Experiências no LHC ATLAS CMS ALICE LHC-b

11 11 38 Nações 180 Institutos 2500 Colaboradores Experiência CMS Construído à superfície e descido em grandes blocos a 100 m de profundidade toneladas 21m comprimento 15m altura

12 12 Uma Aventura Mundial 38 Nações Mais de 3000 cientistas e engenheiros Cerca de 450 estudantes Colaboração CMS

13 Detectores em CMS

14 Detecção de hadrões, e ±,, µ ±

15 15 Trigger e Aquisição de Dados Trigger de Nível 1: Processadores especializados Capacidade de de cálculo equivalente a 50'000 PCs High-bandwith network: 100 Gbyte/s Trigger de Alto Nível: ~5000 Computadores 100 TByte/s 100 GByte/s 100 MByte/s Taxa de colisão ~ 10 9 Hz Factor de rejeição do trigger 10 7 Dados armazenados/ano ~ 10 6 Gbyte ECAL HCAL TRK MU

16 16 Construção dos detectors de CMS

17 17 Calorímetro Electromagnético Detecção de electrões e de fotões Participação Portuguesa : Projecto e construção do Sistema de Trigger e Aquisição de Dados

18 18 Hardware e Software do Trigger e Aquisição de Dados do ECAL na Caverna de Electrónica de CMS 18 Crates 240 Módulos 1200 Mezzannines 3000 Gbit optical links 2500 Gbit electrical links ECAL Trigger & DAQ

19 : Instalação de CMS

20 : Instalação de CMS

21 : Instalação de CMS

22 2008: Detector CMS concluído

23 2009: Primeiras colisões p-p no LHC 23 Novembro 2009 Primeiras colisões a 900 GeV 14 Dezembro 2009 Primeiras colisões a 2.36 TeV 30 Março 2010 Primeiras colisões a 7 TeV

24 Notícias na BBC Scientists at CERN in Geneva have restarted the Large Hadron Collider (LHC) experiment, which hopes to shed light on the origins of the universe

25 ...momentos difíceis de esquecer 25

26 Colisão a 2.36TeV PFJet 1 of 29.9 GeV PFJet 3 of 13.3 GeV PFJet 2 of 24.2 GeV PFJet 1 of 29.9 GeV PFJet 3 of 13.3 GeV PFJet 2 of 24.2 GeV 26

27 Primeira colisão a 7 TeV 27

28 28 Evento multi Jet a 7 TeV

29 Pixel module Reconstructed K 0 s Secondary vertex Evento candidato K 0 s Evento candidato K 0 s 29 Primary vertex

30 30 Dados acessíveis na GRID 40 Tier-2 Destinations Source Tier-1 going to Tier MB/s 900 GeV: Run TeV: Run Dados das colisões processados nos ~ 50 centros GRID espalhados no mundo Mais de 300 físicos analisaram os primeiros dados CERN Tiers 1 Tiers 2

31 Partículas elementares redescobertas 31

32 Excelente desempenho do detector Excelente desempenho do detector KsKs PDG: ± 2.0 ps CMS: ± 20 ps PDG: ± 0.05 ps CMS: ± 2.10 ps 32 Parece milagre!

33 E a seguir? 33 Luminosidade 1-10pb -1 (verão 2010) Redescoberta do Standard Model a 7 TeV Luminosidade pb -1 (inverno 2010) Física do quark top com elevada estatística. Pesquisa de primeiros sinais de SUSY e Dimensões Suplementares Luminosidade pb -1 (inverno 2011) Pesquisa de Higgs e nova Física

34 34 Análises de Física no LIP Física do quark top Física da interacção electro-fraca Pesquisa de dimensões suplementares Pesquisa do bosão de Higgs Física de iões pesados e novos estados da matéria Grupo muito activo e bem colocado da colaboração CMS

35 35 Qual é a origem da massa? Porque se observam três famílias de quarks e leptões? Será que as partículas elementares têm estrutura? Haverá dimensões suplementares do espaço-tempo? Qual é a explicação da assimetria matéria-antimatéria? Qual é a natureza da matéria escura do Universo? … Questões em aberto na Física CMS dará algumas respostas!

36 Oportunidade única 36 Esta é a oportunidade de uma vida para estudantes de Física......que não se repetirá antes de duas décadas


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