CMS - Indico · 2018. 11. 13. · Javier Santaolalla Camino 29 Julio 2010. CMS Objetivos...
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CMSSpanish teachers programme
Javier Santaolalla Camino29 Julio 2010
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CMSObjetivos Descripción
Participación CIEMAT
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CMSObjetivos Descripción
Participación CIEMAT
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• En otras presentaciones…
IntroducciónJose Salicio Sanchez
Fernando Marchesano
Buznego…
LHC
CERN
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+ antipartículas
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+
=Modelo EstándarInteracciones Partículas
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+
=
Interacciones Partículas
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tan cerca…
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Gravedad Particulas
sin hallar
Demasiados
parametros
…y sin embargo, tan lejos
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Guillermo de ockham“no hay que multiplicar los entes de la razón sin necesidad,
hay que ir siempre a las hipótesis más sencillas”
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Si esta es la pregunta…
Little Higgs
New particles
New symmetries
. . .
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LHCbFísica del quark b
Violación CP
ATLASPropósito general
ALICEPlasma de quarks
y gluones
CMSPropósito general
…esta es la respuesta!
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CMSObjetivos Descripción
Participación CIEMAT
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17
CMSEl análisis
El detector
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18
CMSEl detector
•Objetivo:
1. Detectar
2. Identificar
3. Obtener magnitudes
de interés (energía, …)
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1. Detección
Electron
Thomson 1897
Muon
Anderson 1936
Protón
Rutherford 1918
Neutrón
Chadwick 1932
Quarks (jets)
SLAC ~1970Fotón
Compton 1922
LEPTONES
H ẽ . . . No se detectan, se infieren
leptones H
~10-25sfotones
quarks
HADRONES
BOSONES
19
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Ei Ef
p
p
υ
μ+
μ-
υ
p
p
υ
μ+
μ-
υ
p
p
υ
μ+
μ-
υ
20
1. Detección
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Particle Zoo
+ -
τ-μ- e-
p+ n
τ+μ+ e+
p-
u d s c b t
π0 π+ …
γ
bariones
…
mesones
¿Qué partícula es?
Interacción
Carga
21
2. Identificación
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Dos tipos de detectores
Destructivos: miden absorbiendo la partícula (calorímetros)
No Destructivos: miden la trayectoria de la partícula (sin absorción)
Atmósfera
γ eCalorímetro
Electromagnéticon p …Calorímetro
Hadrónico
Detector de
Trazas (Tracker)p e
Detector de
Muonesμ
22
2. Identificación
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Dos tipos de detectores
Destructivos: miden absorbiendo la partícula (calorímetros)
No Destructivos: miden la trayectoria de la partícula (sin absorción)
Atmósfera
γ eCalorímetro
Electromagnético
n p …Calorímetro
Hadrónico
Detector de
Trazas (Tracker) p e
Detector de
Muonesμ
γ e n p υ μ 23
2. Identificación
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Trayectoria de los productos
Energía de
los productos
Conservación de la energía
Trayectoria Detectores no destructivos
Tracker y cámaras muonesEnergía
Calorímetros
Curvatura de la trayectoria
en un campo magnéticomqBRv /
1.
2.
1.
2.
24
Detectores
no destructivos
3. Obtención de magnitudesde interés
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SLD del SLACBaBar SLAc
STAR BNL H1 & zEUS
HERA
CDF TEVATRONCMS, ATLAS,
LHCb y ALICE
LHC
25
Celebres detectores de partículas
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SISTEMA CENTRAL
DE MUONES
SOLENOIDE
HCAL
ECAL
TRACKER
26
CMS
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Identificación en CMS
27
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Obtención de magnitudes de interés
Energía
Velocidad
Radio de curvatura
E ~ v2
v ~ R
ER
• Obtención de la energía de una partícula a través de la curvatura en un campo magnético
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Energía
Velocidad
Radio de curvatura
E ~ v2
v ~ R
ER
Partícula A Partícula B
EB > EA
Obtención de magnitudes de interés
• Obtención de la energía de una partícula a través de la curvatura en un campo magnético
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• Obtención de la energía de una partícula a través de la curvatura en un campo magnético
Energía
Velocidad
Radio de curvatura
B x
v
F
Obtención de magnitudes de interés
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• Obtención de la energía de una partícula a través de la curvatura en un campo magnético
Obtención de magnitudes de interés
Energía
Velocidad
Radio de curvatura
.B
v F
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Obtención de magnitudes de interés
Energía
Velocidad
Radio de curvatura
E ~ v2
v ~ R
• Obtención de la energía de una partícula a través de la curvatura en un campo magnético
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CMS 12500 toneladas
Atlas 7000 toneladas
CMS
~3000 Científicos
~200 Centros Inv.
Compact muon solenoid
34
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• Fáciles de detectar
(señal muy limpia)
• Muchas partículas de
interés se esperan
detectar a través de
muones como productos
finales.
• 25% de las cámaras de
muones hechas en
CIEMAT, testeadas y
validadas, y ahora
calibradas.
35
Compact muon solenoid
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• Cilindro de 13m (largo) x 6m diámetro.Mayor solenoide superconductor jamás construído.
• Hace circular 20000 A a una temperatura de -271ºC para crear un campo magnético de 4Tesla
• El campo creado es 100000 veces mayor que el de la Tierra.
36
Compact muon solenoid
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1. Tracker
Objetivo: medir trayectorias de partículas cargadas (momento)
• Sensores de silicio. Miden la trayectoria de las partículas cargadas para medir su momento.
• Equivale a una cámara digital de 70Mpixels tomando 40 millones de fotos por segundo.
• Es el detector de silicio más grande jamás construido.
37
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2. ECAL
Objetivo: mide la energía de fotones, electrones y positrones.
• 80000 cristales de
PbWO4.
• Produce luz al paso
de una partícula. La
cantidad de luz
producida es
proporcional a la
energía de la
partícula incidente.
• Cada cristal ~1000$
38
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3. HCAL
Objetivo: medir la energía de los hadrones (protones, neutrones..)
• Capas de metal
intercaladas con
centelleadores
plásticos o fibras
de cuarzo.
• Latón del HCAL
reciclado de la
artillería rusa.
39
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4. Muones
Objetivo: medir el momento de los muones.
• Tres tipos
distintos de
detectores de
muones en CMS.
• Área total area
del detector es el
mismo que el de
un campo de
fútbol (6000m2)
40
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41
CMSEl análisis
• Indice:1. Reconstrucción
2. Filtrado
3. GRID
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Ei Ef
p
p
υ
μ+
μ-
υ
p
p
υ
μ+
μ-
υ
p
p
υ
μ+
μ-
υ
Reconstrucción
42
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υ
μ-
υ
μ+
...
p
p
υ
μ-
υ
μ+
p
p
μ-
υ
υ
μ+
Z0
Z0
Canal
μ+Z0
Señal
...
p
p
μ-μ+
Fondo
Canal
μ-
μ-μ+
Z0
μ+Z0
μ-
μ+Z0
Z0
Señal Fondo
43
Reconstrucción
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• COLISIÓN P-P OBSERVAR PRODUCTOS
• ↑↑ E disminuye probabilidad de colisión. 1 C/s →
1 cada 300 AÑOS
– SOLUCIÓN 1011 protones cada 25 ns
– NUEVO PROBLEMA
• En producción: procesos de interés 1:1013
• En desintegración: canales dominantes bajo fondo QCD. Bajo
BR
SEÑAL-FONDO 1:1016
AGUJA-PAJAR 1:1010
AGUJA 5 mm3
PAJAR 50 m3
44
Reconstrucción
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• Camara digital 3D de 100 Mpix a 40 Mfotos/s
• Cada foto ~1MB filtrar los datos (trigger)
• Pasar de 40MHz a 100Hz (sólo 1 cada 400,000)
1032 cm-2 s-1
I. Osborne
1033 cm-2 s-1
1034 cm-2 s-1 1035 cm-2 s-1
Trigger
45
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La tasa de bit manejada por CMS (~500Gbit/s) es equivalente
al total intercambiado en las redes del mundo.
~15 millones Gigabytes de datos/año
(~20 millones de CDs!)
10.000 enciclopedias Britannica/s.
Si fueran DVDs llevaría 40 millones de años ver las películas.
Se necesita una potencia de cómputo para analizar los datos
equivalente a
~100,000 de los ordenadores
más rápidos actualmente.
GRID
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Nw=818±27
PRIMEROS RESULTADOS
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NZ=77
Primeros resultados• 32 CMS papers
• 145 Physics analysis summaries
• 11 Detector performance summaries
• 116 tesis
• 642 conference reports
• 794 notas internas
EXITO
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CMSObjetivos Descripción
Participación CIEMAT
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Javier Santaolalla
MONCLOA(MADRID)
Desde 1951
1200 trabajadores
6 centros de investigación
Centro de investigaciones energéticas, medioambientales y tecnológicas (CIEMAT)
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• Energía, medio ambiente, tecnología, fusión,…
• Departamento de Investigación Básica
CIEMAT
wwwae.ciemat.esOferta de becas en www.ciemat.es o BOE
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CMS CIEMAT
• Departamento de Investigación Básica y División Física Altas Energías.
• ~25 físicos, ~13 ingenieros, ~9 técnicos
• Construcción de 25% de las cámaras
de muones y GRID
http://wwwae.ciemat.es/cms/index.shtml
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JavierSantaolalla
Javier Santaolalla
• TRABAJO:
– Hasta diciembre 2009 (sin datos): comprobar que las cámaras de muones de CMS funcionan bien.
– Hoy (con datos): analísis físico con bosones W y Z
– Conocimientos importantes (a parte de la carrera):
• Inglés.
• Programación.
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Javier Santaolalla• CONTACTO
wwwae.ciemat.es/~stolalla
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CMSSpanish teachers programme
Javier Santaolalla Camino29 Julio 2010