1 / 38

Güncel sorunlar ve çözüm arayışı

?. Güncel sorunlar ve çözüm arayışı. Sezen Sekmen CERN Türk Öğretmenler Programı 27 Temmuz – 1 Ağustos 2014. Maddenin en küçük öğesi bulunmadan insan evreni asla anlayamaz . Plato. Büyük Patlama’dan sonra evrenimiz bir parçacık kadar küçüktü.

dolan-oneal
Download Presentation

Güncel sorunlar ve çözüm arayışı

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ? Güncel sorunlarveçözümarayışı • Sezen Sekmen • CERN TürkÖğretmenlerProgramı27 Temmuz – 1 Ağustos 2014

  2. Maddenin en küçük öğesibulunmadaninsanevreniaslaanlayamaz. Plato

  3. BüyükPatlama’dansonraevrenimizbirparçacıkkadarküçüktü.BüyükPatlama’dansonraevrenimizbirparçacıkkadarküçüktü.

  4. … veevrenimizingelişimiparçacıklarveonlarınetkileşimiyle doğrudan bağlantılıdır.

  5. Atomun içineyolculuk Temel parçacık 1897 çekirdek 1911 1808 1918 (1932) 1964 Temel parçacık

  6. Sonratuhafparçacıklargörünmeyebaşladı • Pozitronlar (positifelektronlar) • Muonlar (daha ağır elektronlar • Nötrinolar (yüksüzelektronlar) • Çeşitlimezonlar (2 kuarktanoluşur) vebaryonlar (3 kuarktanoluşur) • Ve butuhafparçacıklarbize Standart Model’Igetirdi.

  7. STANDART MODELtemel parçacıklarveetkileşimlerhakkındakibütünbilgimiziiçerenbirkuramlarbütünüdür. Force carriers • Her kuarktan3 renk. • Her parçacık içinbirkarşıparçacık • Etkileşimlerkuvvettaşıyıcıparçacıklarlayönlendirilirler • Toplamda60 parçacık (ayrıca Higgs) Standart Model doğrudur, ancakeksiklerivardır.

  8. Ya SM ileuyuşmayanbeklenmedikbirgözlemyapacağızvegözlemegöreyenibirkuramoluşturacağız… Ya da SMineksiklerindençıkıpyenikuramlarbularakonlarınizleriniaraştıracağız.

  9. Standart Model doğrudur – doğruluğu deneylercekanıtlandı. Ancak SM eksiktir. Açıklayamadığışeylervardır. Dünyadüzdür. Dünyayuvarlaktır. Bakışaçımızıgenişletmemizgerekiyor. Bu konudaStandartModel’ineksikleribizeyardımcıolacak!

  10. SM eksikleri:Kütlesorunu • Parçacıklara kütlesini verennedir? • Neden farklıparçacıklarfarklıkütleleresahiptirler? • Çözüm:

  11. SM eksikleri:Çeşnisorunu Neden herşeyiaynı, ancaksadecekütlelerifarklıolan3 parçacık ailesivardır?

  12. SM eksikleri:Kuvvetlerfarklılığı Neden kütleçekimkuvvetidiğerlerindenfarklıdır? Tüm kuvvetlerianlatacakolanbirleşik tekkuramnedir? Kütleçekim Elektromanyetik Zayıf Güçlü

  13. SM eksikleri:Madde-karşımaddeasimetrisi Evrenin başlangıcındamaddevekarşımaddeeşitmiktarlardaüretilmişlerdi. Fakatdahasonramaddenin karşımaddeyetercihedilmesinisaplayanbirolaygerçeklesti. Sonramaddevekarşımaddebirbiriniyoketti. Geriyebirazmaddekaldı. Neden? Kalanmaddebizlerioluşturdu.

  14. SM eksikleri:Karanlıkmaddevekaranlıkenerjinedir? Neden yapılmışlardır? Evrenin içeriği: %4.9görünenmadde %26.8karanlıkmadde %68.3karanlıkenerji

  15. SM eksikleri:Karanlıkmadde Karanlık maddenin varolduğunadairdolaylı deneyselkanıtasahibiz, ancakkaranlık maddenin doğasınıhenüzbilmiyoruz. Karanlıkmaddebüyükolasılıklaparçacıklardanoluşmaktadır.

  16. SM eksikleri:Karanlıkenerji Karanlıkenerjievrendekivakumlabağlantılıbirenerjiformudur. Evrende homojenolarakdağılmıştırveevreninivmelenerekgenişlemesindensorumludur.

  17. Ne yapıyoruz? • StandartModel’Ikapsayan, ancakeksiklerine de tamamlayıcıçözümlerönerenyenifizikkuramlarıoluşturuyoruz. • Bu kuramlarçoğunluklayeni parçacıkların varlığınıöngörüyor. • Öngörülenparçacıkları BHÇ verilerindearıyoruz.

  18. Aday kuram:Süpersimetri Süpersimetri (SUSY) fermionlar vebozonlararasında – ya da maddevekuvvetarasındabirsimetridir. Yeni parçacıkların varlığınıöngörür. Bilinen her SM parçacık içinspinifarklıvedaha ağır bir s(üper)parçacıkbulunduğunusöyler.

  19. Aday kuram:Ek boyutlar Uzayda 3ten fazlaboyutolabilir. Ek boyutlarküçük vekıvrılmışolabilirler. Bu türboyutlarınvarlığıparçacıkların etkileşimlerinideğiştirebilir. Meselaekboyutlarıniçerisinegirildiğindekütleçekimkuvvetiartar.

  20. BHÇ’de yenifizikarıyoruz… amaufakbirsorunvar:

  21. LHC’de yenifizikarıyoruz… amaufakbirsorunvar: Ne aradığımızıbilmiyoruz!

  22. BHÇ’de yenifiziknasılararız? • Aday kuramdanbağımsızaramalar: • ÖncelikleSMninbaskınolduğusondurumlardaölçümleryaparakSMidoğrularız. Veride SM öngörüsünegörebirfarkolupolmadığınabakarız. Şimdiyekadarfarkgörmedik. • Çok sayıdafarklıson durumaaynıandakabacabakarızveSMdenbirfarklılıkararız. • Aday kuramabağlıaramalar: • Yeni fizikkuramlarıarasındansevdiğimizbirinialırız. • Aday kuramıngenel karakteristiklerinibelirleriz, vebukarakteristiklerarasındaSMdenayırtediciolanlarıbuluruz. • BHÇ verilerıarasındanbukarakteristikleresahipolanolaylarıseçeriz. • Seçimdenkaçtane SM olaygeçmişolabileceğinihesaplarız. • Hesaplanan SM miktarınıseçilmişverilerlekarşılaştırırızvefarkçıksındiyeumutederiz. • Eğer farkçıkarsadeğişikkanallarda ölçümyaparakyeniparçacığıtanımayaçalışırız. • Eğer farkçıkmazsaveridefazlalıköngörenyenikuramlarıdıştalarız.

  23. LHC’de ne kadar SM oluşur? Bunlarınyanısıra 107pb ile QCD ardalan var. QCD’de 2 ya da fazla jet oluşuyor.

  24. LHC’de ne kadaryenifizikoluşmasıbeklenir?

  25. Yeni fiziği “heryerde” aramak • Yeni fizikkuramlarındanherhangibirineodaklanmayıtercihetmiyorsak SM ötesiherhangibirsinyalyakalamakiçingenel aramayaparız. • BHÇdegözlemlenecekparçacıklarınolasıtümkombinasyonlarınıelealırız (örneğin 1 elektron + 3 jet, 2 muon + 2 jet, vs.). • Her kombinasyoniçin BHÇ verilerini SM beklentisiilekarşılaştırıpfarklılıkararız. • Bu yöntem SM ötesikuramlarınkarakteristiklerineyönelikaramayapmadığıiçinçokduyarlıdeğildir, ancakyönlendiricidir. ATLAS-CONF-2014-006 ATLAS 697 farklıkombinasyondayenifizikaramış, ancaksinyalerastlamamıştır.

  26. Rezonanslar • Eğer ağır birparçacığınbozunduğutüm parçacıklarıalgıçtagözleyebiliyorsak ağır parçacığıtanımlayabilirizvedeğişmezkütlesinihesaplayabiliriz(tıpkıHiggs’teolduğugibi) • SM ötesiparçacıklardanbirçoğuSM parçacıklarabozunurveBHÇ’devarlıklarıaraştırılabilir. Önerilenparçacıklardançoğu 2 kuarkaya da 2 gluona (yanı 2 jete) bozunur. • BHÇ’de2 jetlıolaylarıinceleyip2 jet değişmezkütledağılımında SM ileuyuşmazlıkararız. • Amahenüzbulamadık…

  27. Süpersimetri araştırmaları • SUSY 100ün üzerindeserbestparametresiolanbirkuramdır. Çok farklışekillerdeortayaçıkabilir: farklısüperparçacıkkütleleri, farklıtesirkesitleri, farklıdallanmaoranları… • Böylece SUSY BHÇ’deçokçeşitlişekillerdegörülebilir. • Ağır sparçacıklardahahafifsparçacıklara + SM parçacıklarabozunabilirveçokmiktardaveçeşitlilikteparçacıklargörülebilir. • Çok jetli, çok b kuarklı, çok t kuarklı, çokleptonlusondurumlarınherhangibirinde SUSY izlerinerastlayabiliriz. • KlasikSUSYnin en belirginözelliğiağır, kararlı, yüksüzvealgıçtagözlenemeyenparçacıklarasahipolmasıdır. Her SUSY olayındabuparçacıklardanmutlakabulunur. Bu parçacıklarkaranlıkmaddeadayıdır. • Görünmeyenparçacıklarıgörmeyeçalışırız.

  28. Kayıpdikeyenerji (missing transverse energy) • Bazı parçacıklaralgıçileetkileşmedenalgıçtançıkarlar. Bu parçacıkların varlığınıkayıpenerjidenanlarız. • Enerji/momentum korunumuyasasınagörene kadarenerji/momentum ilebaşlamışsaksonuçta o kadarenerji/momentum görmemizgerekir. Eğer denklikbozulmuşsaalgıçtankaçanparçacıklarolduğunuanlarız. • FAKAT – proton yönünde ne kadarenerjiolduğunubilemeyiz, çünküetkileşimigerçekleştirenkuarkvegluonlar proton enerjisininsadecebirkısmınıtaşırlar. • Ancakçarpışmayadikdüzlemdebaşlangıçtatoplam E, p sıfırdırvesonuçta da sıfırolmasıgerekir. • Olaydagözlemlediğimiztüm parçacıkların momentumlarındanfarkıhesaplayabiliriz:

  29. Kayıpdikeyenerji (missing transverse energy) FAKAT – kayıpenerjigörmemizmutlakakaçakparçacıkvardemekdeğildir. Algıçtakiölçüm belirsizlikleri de kayıpenerjiyesebepolur. Biz de gerçekkayıpenerjiyiçakmakayıpenerjidenayırtedecekyöntemlerbuluruz.

  30. Doğrudan karanlıkmaddearamak SUSY ya da diğerkuramlaragöreBHÇdedoğrudan da karanlıkmaddeüretebiliriz:

  31. Doğrudan karanlıkmaddearamak SUSY ya da diğerkuramlaragöreLHCdedoğrudan da karanlıkmaddeüretebiliriz: Bu görünmezolayıkuarktanışınanbir gluon jetiilegörünüryapabiliriz. BHÇdetekjetliolaylarfazlalığıgörmekgörünmez parçacıkların doğrudan oluştuğunaişaretedebilir.

  32. Ağır, yüklü, uzunömürlüparçacıklar • Bazı kuramlarağır, elektrikyüklüveuzunömürlüparçacıklaröngörür. • Bu parçacıkarbozunmadanalgıçtangeçebilir, veyüklüolduklarıiçinmuonodalarındagörülebilirler. • Parçacıklarağırolduklarıiçinışıkhızındandüşükhızlarlayolalırlar. • Muonalgıcındakisaatlerikullanarakparçacığıngeçişhızınıölçebiliriz, vemomentumbilgisini de kullanarakparçacığınkütlesinihesaplarız. = c/v

  33. BHÇ’de SM ötesiparçacıklaradına ne bulduk?

  34. …AMA yine de ilginçşeyleröğreniyoruz. Yeni fiziksinyalininyokluğunukullanarakhangikuramların daha azolasıolduğunuaraştırıyoruz.

  35. …AMA yine de ilginçşeyleröğreniyoruz. Yeni fiziksinyalininyokluğunukullanarakhangikuramların daha azolasıolduğunuaraştırıyoruz. Ve bubilgininışığında13TeV içinyenianalizlertasarlıyoruz.

  36. KEEP CALM AND SEARCH ON

More Related