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Colóquio Experiência CMS no LHC

IST, 28 de Abril 2010João Varela

Introdução

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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

3Research and discovery - Education, training, collaboration - Technology and innovation

The World's biggest laboratoryfor particle physics research

The World's biggest laboratoryfor particle physics research

2500 physicists, engineers, technicians

6500 users from Universities and Institutes

Portugal is Member state since 1986

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Large Hadron Collider

A maior infraestrutura científica mundial

O acelerador com maior energia

Em construção desde 1995

Início de operação em 2009Exploração ~ 20 anos

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1232dipolos

Dipolo Supercondutor

No túnel do LHC

Vários milhares de biliões de protões viajam a 99.9999991% da velocidade da luz no anel de 27km de perímetro 11000 vezes por segundo

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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

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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

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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

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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

ATLASCMS

ALICELHC-b

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38 Nações180 Institutos2500 Colaboradores

Experiência CMS

Construído à superfície e descido em grandes blocos a 100 m de profundidade

12500 toneladas21m comprimento15m altura

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Uma Aventura Mundial

38 NaçõesMais de 3000 cientistas e engenheirosCerca de 450 estudantes

Colaboração CMS

Detectores em CMS

Detecção de hadrões, e±, , µ±

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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 ~ 109 HzFactor de rejeição do trigger 107

Dados armazenados/ano ~ 106 Gbyte

ECAL HCAL TRK MU

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Construção dos detectors de CMS

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Calorímetro Electromagnético

Detecção de electrões e de fotões

Participação Portuguesa :Projecto e construção doSistema de Trigger e Aquisição de Dados

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Hardware e Software do Trigger e Aquisição de Dados do ECAL na Caverna de Electrónica de CMS

18 Crates240 Módulos1200 Mezzannines3000 Gbit optical links2500 Gbit electrical links

ECAL Trigger & DAQ

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2007-08: Instalação de CMS

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2007-08: Instalação de CMS

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2007-08: Instalação de CMS

2008: Detector CMS concluído

2009: Primeiras colisões p-p no LHC

23 Novembro 2009Primeiras colisões a 900 GeV

14 Dezembro 2009Primeiras colisões a 2.36 TeV

30 Março 2010Primeiras colisões a 7 TeV

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

...momentos difíceis de esquecer

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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

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Primeira colisão a 7 TeV

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Multi Jet Event at 7 TeV

Evento multi Jet a 7 TeV

Pixel module

Reconstructed K0

s

Secondary vertex

Evento candidato K0s

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Primary vertex

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Dados acessíveis na GRID

40 Tier-2Destinations

Source Tier-1 going to Tier-2 1000MB/s

1000MB/s

900 GeV:Run 124024

2.36 TeV:Run 124120

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Dados das colisões processados nos ~ 50 centros GRID espalhados no mundo

Mais de 300 físicos analisaram os primeiros dados

CERN Tiers 1 Tiers 2

Partículas elementares redescobertas

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Excelente desempenho do detector

Ks

PDG: 263.1 ± 2.0 ps

CMS: 271.0 ± 20 ps

PDG: 89.53 ± 0.05 psCMS: 90.00 ± 2.10 ps

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Parece milagre!

E a seguir?

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Luminosidade 1-10pb-1 (verão 2010)

Redescoberta do Standard Model a 7 TeVLuminosidade 10-100pb-1 (inverno 2010)

Física do quark top com elevada estatística. Pesquisa de primeiros sinais de SUSY e Dimensões Suplementares

Luminosidade 100-1000pb-1 (inverno 2011)Pesquisa de Higgs e nova Física

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Análises de Física no LIP

Física do quark topFísica da interacção electro-fraca

Pesquisa de dimensões suplementaresPesquisa do bosão de Higgs

Física de iões pesados e novos estados da matéria

Grupo muito activo e bem colocado da colaboração CMS

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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!

Oportunidade única

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Esta é a oportunidade de uma vida para estudantes de Física...

...que não se repetirá antes de duas décadas