Σωματίδιο higgs, πως να το ανακαλύψουμε και απαιτήσεις ανιχνευτών

1. Σωματίδιο higgs, πως να το ανακαλύψουμε και απαιτήσεις ανιχνευτών ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ ΙΙ TAΤΑΛΑΣ ΠΕΤΡΟΣ 11968

2. Περιεχόμενα • Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model) • Αναγκαιότητα μηχανισμού Higgs • Μηχανισμός Higgs • Παραγωγή σωματιδίου Higgs • Διασπάσεις σωματιδίου Higgs • Πειραματικά αποτελέσματα απο LEP-TEATRON • Ανίχνευση σωματιδίου Higgs στο LHC

3. Καθιερωμένο Πρότυπο

5. Αναγκαιότητα του μηχανισμού Higgs Η Lagrangian ενός συστήματοςπαραμένει αναλλοίωτη κάτω από τοπικούς μετασχηματισμούς βαθμίδας μόνο αν τα σωματίδια που περιγράφει είναι άμαζα Επιπλέον οι διαδότες της αλληλεπίδρασης πρέπει να έχουν m=0 Πειραματικά: m ≠ 0 mw~80 GeV mz~90 GeV

6. Μηχανισμός Higgs Tην λύση στο πρόβλημα ήρθε να δώσει ο Peter Higgs το 1964 προτείνοντας μία νέα θεωρία. • Το κενό είναι γεμάτο από το πεδίο Higgs • Τα σωματίδια αλληλεπιδρώντας με το Higgs αποκτούν μάζα • Οσο πιο πολύ αλληλεπιδρούν τόσο μεγαλύτερη μάζα αποκτούν • Βαρύ σωματίδιο μικρός χρόνος ημιζωής

8. Παραγωγή σωματιδίου Higgs • Μηχανισμοί παραγωγής από τις συγκρούσεις p-p

10. Διασπάσεις σωματιδίου Higgs

12. Κριτήρια αποδοχής σήματος 2 λεπτόνια με 2 λεπτόνια με

13. Κριτήρια επιλογής 1)Ηλεκτρόνιο με ή μιόνιο με 2) 2 b-jets με

14. Πειραματικά αποτελέσματα απο LEP-TEVATRON Εξομoίωση για προσδιορισμό ευαισθησίας πειραματικών διατάξεων για εύρεση Higgs

17. Χαρακτηριστικά που πρέπει να έχει ο ανιχνευτής • Η → γγ καλό ΗΜ καλορίμετρο • Η → ΖΖ (e+e-,μ+μ-) καλό ΗΜ καλορίμετρο και καλο μυονικό ανιχνευτή • Η → WW (qqbar,eνe- ) καλό αδρονικό καλορόμετρο για jets απο qqbar, καλό ΗΜ καλορίμετρο ή μυονικό ανιχνευτή & καλό αδρονικό ανιχνευτή • Η → bbbar καλό ανιχνευτή ιχνηλασίας για να προσδιοριστεί ακριβώς η αρχή του jet.

19. Ανίχνευση Higgs μέσω διάσπασης σε 4 λεπτόνια

20. Ανίχνευση Higgs μέσω διάσπασης σε μιόνιο μιονικό νετρίνο και 2 b-jets

21. p pbar→ttbar (tbar→wb(w→ev bjet)) t→wb (w→qqbar 3 jets)

22. Ανίχνευση σωματιδίου Higgs στο LHC Ο μηχανισμός Higgs αναμένεται να ελεγχθεί πειραματικά στο LHC Ο επιταχυντής LHC στο CERN και κάποιοι από τους ανιχνευτές

23. Τα πειράματα που θα ερευνήσουν την ύπαρξη του Higgs είναι το ATLAS & το CMS

24. LHC:κυκλικός αδρονικός επιταχυντής σωματιδίων περιφέρειας 27Km και διαμέτρου 3.8m • 1232 υπεραγώγιμοι διπολικοί μαγνήτες παράγουν μαγνητικό πεδίο 8.36 T • Ec.m.= 14 TeV • ~250 τρισεκατομύρια πρωτόνια (~2500 ομάδες των 1011 ) • Εσωτερικο του επιταχυντή απ'τα πιο άδεια και κρύα (1.9 Κ = -271.1C)μέρητουσύμπαντος κενό και θερμοκρασίες μέσα στους σωλήνες τουεπιταχυντή καλύτερα απ'του γαλαξιακού μεσοαστρικού χώρου! • Ανιχνευτές μπορούν να μετρήσουν ένα δισεκατομύριο συγκρούσεις πρωτονίων το δευτερόλεπτο • Διαλέγουν τις “καλύτερες” 100-200 ανά δεπτερόλεπτο και να τις καταγράφουν με διακριτική ικανότητα φωτοφραφικής μηχανής των 100 Μεγα pixelς.

26. Βιβλιογραφία • http://tevewwg.fnal.gov/ • http://kordas.web.cern.ch/kordas/Teaching/ • http://www-cdf.fnal.gov/physics • http://lepewwg.web.cern.ch/LEPEWWG/ • www.physics4u.gr • www.public.web.cern.ch • www.atlas.ch