Desde el “Big Bang” hasta nosotros… Investigando la naturaleza del microcosmos con el detector...

Desde el “Big Bang” hasta nosotros…Investigando la naturaleza del microcosmos

con el detector CMS en el Large Hadron Collider, LHC

Pero , ¿porque estoy en Quito nuevamente, ? … La primera vez, en 1992, buscando físicos y estudiantes Ecuatorianos para que colaboren en el Superconducting Super Collider Honeisen, Gangotena, Montufar de la USFQ Ahora la ciencia se traslada al Large Hadron Collider

Edgar Carrera & Francisco Yumiceva (con su detector)… ellos y sus estudiantes de la EPN trabajan en CMS

Ese trabajo de 1992 resulto ahora en USFQ/BU… Rain Forest Station at Tiputini, USFQ/BU

Mas de 600 estudiantes de Boston University han realizado investigaciones Muchos se han quedado en Ecuador, y 60 ecuatrorianos han trabajado con nosotros…y ahora en CERN

ahora estamos chocando partículas, descubriendo que hay adentro!

Baja velocidad = baja energía, pocos pedazos grandes

Chocando helicópteros“Lego”

velocímetro

Más alta energía…pedazos mas pequeños

velociímetro

El siglo pasado…

Entendimieto actual…

Los ladrillos mas simples del Universo(Lego) …

2 Quarks

1 Lepton

updown

electron

up+up+down = un protónup+down+down = un neutrón

(Realmente no son asi; son puntos en el LHC super-microscopio)

Con quarks y electrones, la naturaleza construye átomos

2 protones

2 neutrones

Se repite billones y billones de veces…

2 electrones

Ejemplo: Atomo de Helio

Et voila – el Universo!

Se puede obtener grandes enregías en elAcelerador CERN, excavado en las montañasJurásicas y de dinosaurios

E=mc2

Altisímas energíaspueden crear algo nuevo,

algo que existió en el universo temprano y caliente pero que ya no existen en nuestro universo frio!

…para no terminar…vamos a energías más altas

velocímetro

Hace 14 mil millones de años, en la época del Big Bang, fueron 13 partículas que llenaron el universo…

6 Quarks

up

down

charm

strange

top

bottom

6 Leptons

electron muontau

Electron

neutrino

Muon

neutrinoTau

neutrino

El LHC es una máquina del tiempo, que nos lleva al nacimiento del Cosmos

Para cada partícula, Había una antipartícula

El Universo temprano tuvo una cantidad igual de antimateria…

up

down

electron

electron neutrino

anti-up

anti-down

positron

Anti-electron neutrino

Particulas y antipartículas tienen cargas opuestas; por lo demás idénticas......pero de lo que podemos observar, queda casi nada de antimateria en nuestro Universo....!

Accelerator Energy

Lo interesante es que (los “dinosaurios”) desaparecen casi instantáneamente; solo “vemos” sus partículas hijas

Tenemos que ser detectives– mirando a la evidencia para entender que pasó!

complicando un poco más las cosas…

Como sabemos todo esto?

…el Large Hadron Collider

(y sus antepasados)

Varios miles de millones de protones, al 99.999999% de la velocidad de la luz

viajan en el anillo de 27 km más de 11,000 veces por segundo!

Utilizando el velódromo mas rápido del planeta– el LHC

Para evitar colisiones con atomos de aire, necesitamos un espacio diez veces más vacio que

en la Luna

El espacio más vacio del Sistema Solar:

A una temperatura de -271 grados Celsius, 1.9 grados por encima del cero absoluto, el LHC es más frio que el espacio (2.7° K)

…de tal manera que los imanes sean superconductores para minimizar pérdidas de potencia.

y es uno de los sitios más frios del Universo

Cuando dos protones chocan frente a frente, estos generan temperaturas más de mil millones de veces que aquellas en el centro del Sol!

Simulation of a collision in the CMS experiment

Pero el punto de la colision del LHC es el sitio más caliente de la Galaxia

nuestro trabajo: seleccionar y grabar señales de más de 600 millones de choques prtoón-protón cadas egundo

hemos construido los detectores más grandes y complejos del Mundo

¿Pueden observar los dos técnios en el centro?

Un “zoom” del detector CMS:

2500 científicos e ingenieros lo diseñaron y construyeron en 20 años 15 pisos de altura 15,000 toneladas, dos veces el peso de la Torre Eiffel Con el más grande y poderso imán jamás construido

…hecho con un precisión increilble…

Una cámara de 75 millones de pixels, que toma 40 millones de fotos por segundo!

…ensamblado en la superficie, y blindado 100m bajo tierra

Las dos mitades del detector al unirse…

Cilindros anidados…veamos un corte… identificando los restos del choque midiendo sus drecciones y energías

¿Pero porque hacer todo esto?¿No conocemos ya todo?

En realidad sabemos muy poco!

Veamos las grandes preguntas.

Anti-Tom Hanks Tom Hanks

Materia vs. Anti-materia

Se parecerían

mucho

Materia vs. Anti-materiaPero cual es su punto de encuentro…

El misterio de la anti-materia

Hace 14 mil millones de años, el Big Bang crea iguales cantidades de materia y anti-materiaExistimos porque no hay anti-materia en la vecindad.¿A donde se fue toda la anti-materia?¿Porque la Naturaleza prefiere materia sobre la anti-materia?

¿Que le pasó a la anit-materia?

Con 50 años de producción de anti-materia, solo sabemos que alguna partículas se comportan ligeramente difernete de sus antipartículasEsta diferencia no es suficiente para explicar como funciona el Universo

El LHC produce iguales cantidades de materia y anti-materia, al estudiar a las dos en detalle nos podría decir porque.

quarks leptons

. . .

EL MISTERIO DE LA MASAlos tamaños representan las abismales diferencias de las

masas…¿¿¿Quien falta???

¿Prevalece una partícula en el vacío? la “melaza” a travez la cual todos nos movemos (el bosón “Higgs”)

¿Que es la materia oscura en el espacio que mantiene juntas a todas las galaxias?

Astronomos suman toda la materia que observamos (protones, neutrones, electrones) solo el 5% del universo

El resto es masa oscura,

y energía oscura

Matria Oscura

“Oscura” porque no la vemos, pero explica el movimineto de galaxias y estrellas. Probablemente hecha de particulas desconocidas, “supersimétricas”, sombras hermanas de los quarks & electrones.El LHC puede crear estas partícula y el CMS detectarlas.

Recostrucción de un choque…

La verdad está escondida… El experimento CMS en el Large Hadron Collider está

sondeando terriorios desconocidos.   Al descubrir nuevos procesos y partículas se cambiará

nuestro entendimineto de enrgía, materia y espacio. Estamos aprendiendo sobra las fuerzas básica que

han formado nuestro universo desde el inicio del tiempo y con eso podremos determinar el futuro del universo

y el Ecuador es ahora parte de todo esto!Firmamos el acuerdo ayer!

Backup

¿Quiere saber más?www.cern.ch - main CERN web siteCms.cern.ch – CMS public web sitehttp://cmsdoc.cern.ch/cmscc/cmstv/cmstv.j

sp?channel=1&frames=yes - Cms TV (view current status of CERN, LHC, CMS etc.)

European Masterclasses - http://www.physicsmasterclasses.org/

CERN contact for Education: Rolf.Landua@cern.ch

Me: Larry.Sulak@cern.ch

LA INVESTIGACION FUNDAMENTAL siempre

ha sido el motor de la INNOVACIÓN

100%

CIENCIA

100%

CIENCIA

Electromagnetismo

RelatividadEn un GPS, debemos tomar en cuenta la dilatacion del tiempo. De lo contrario, habría un error de 10 m en solo 5 minutos de viaje

J.C. Maxwell

A. Einstein

Los teléfonos utilizan ondas electromagneticas para comunicarse

Aceleradores: desarrollados en laboratrios de física y utilizados en hospitales

Courtesy of IBA

Alrededor de 9000 de los 17000 aceleradores que operan en el Mundo son utilizados en medicina.

Terapia con hadrones es un novedoso poroceso para tratar tumores

Detectores: desarrollados en laboratorios de física & utilazdos en imágenes médicos

PET (Tomografía por emisión de positrones) utiliza antimateria(positrones).

Cou

rtes

y N

IH

Resultados incluyen…

WWW >20 años de edad!

Encontrando el HiggsSI la partícula Higgs existe & SI tiene una masa de alrededor de 130 GeV

Esta sería la pista que podríamos ver en el 2011 o 2012……

Ancho de la“señal” debida a la certza medida y “ancho natural” del Higgs

“background” due to fake pairs of tracks

Re-descubrimientos en el CMS

Y desde ya buscando nueva física

Espectro de la masa del Di-muon

…ensamblado en la superficie, y blindado bajo 100 m

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