CERN: Avrupa Nükleer Araştırma Teşkilatı
Transkript
CERN: Avrupa Nükleer Araştırma Teşkilatı
CERN: Avrupa Nükleer Araştırma Teşkilatı (Conseil) Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire LHC, Higgs ve ötesi… \ V. Erkcan Özcan Binlerce bilim insanının katkılarıyla 1 BİRAZ COĞRAFYA 2 BİRAZ COĞRAFYA 2 CERN (CONSEIL) ORGANISATION EUROPÉENNE POUR LA RECHERCHE NUCLÉAIRE • İsviçre-Fransa sınırında 10000 nüfuslu bir araştırma laboratuvarı • Uluslararası toprak - vergisiz, çalışanlar işleri ile ilgili konularda diplomatik dokunulmazlık sahibi • Adresi: CH-1211 F-01631 • İki ayrı postane = iki ayrı posta kodu V. Erkcan Özcan - BOUN 3 CERN nasıl bir yer? Sıradan güneşli bir gün. Manzara: Alpler ve bir süpermıknatıs... V. Erkcan Özcan - BOUN 4 Big European Bubble Chamber Upsilon anıtı “Modern” sanat eserleri ve kasabanın su fıskiyesi… V. Erkcan Özcan - BOUN 5 Solar Fountain http://cdsweb.cern.ch/record/1352668/files/CERN-HR-STAFF-STAT-2010.pdf SAYILARLA CERN • ~ 2300 daimi çalışan • ~ 980 sözleşmeli personel • > 10000 kullanıcı • Bütçe (2011) 1100 MCHF • Kuruluş: 1954 yılında 12 ülke… • Günümüzde: • 20 üye ülke: Almanya, Avusturya, Belçika, Birleşik Krallık, Bulgaristan, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Hollanda, İspanya, İsveç, İsviçre, İtalya, Macaristan, Norveç, Polonya, Portekiz, Slovakya, Yunanistan. • 1 yükselme sürecinde üye adayı: Romanya • Yükselme yolundaki kısmi üyeler: İsrail, Sırbistan, Güney Kıbrıs (olmak üzere) • Gözlemci: Amerika Birleşik Devletleri, Hindistan, Japonya, Rusya Federasyonu, Türkiye, Avrupa Komisyonu, UNESCO • Adaylığı kabul edilmiş 2 ülke: Slovenya, Türkiye 6 7 77 tanesi Türkiye üniversitelerinden 101 kullanıcı 7 CERN’ün Amaçları n ! n ! " Bilginin sınırlarını zorlamak Evrenin başlangıcı… Madde ve enerji evrenin başlangıcında nasıldı, nasıl etkileşiyordu? Hızlandırıcı ve dedektör teknolojilerinin geliştirilmesi Bilişim teknolojileri - www ve GRID Tıp - tanı ve tedavi n Yarının bilim insanları ve mühendislerini yetiştirmek n Farklı kültür ve ülkelerden insanları bir araya getirmek Türkiye ve CERN / Aralık 2009 8 CERN’ÜN İŞLEVİ im Gi riş an ns Ye nil ik gi İ iş m tiş Ye Bil Teknoloji AR-GE 9 NOBEL ÖDÜLLERİ • • Doğrudan CERN’deki çalışmalardan çıkan Nobel’ler: • 1984, W ve Z bozonlarının keşfi: Carlo Rubia ve Simon Van der Meer • 1992, parçacık algıçlarının (multi-wire proportional chamber) geliştirilmesi: Georges Charpak CERN - Nobel alanların tercihi: • CERN’ün ilk yöneticisi: Felix Bloch – 1952 Fizik Nobeli • CERN’deki büyük deneylerinden L3’ün ve şu an AMS-02 deneyinin başı : Sam Ting – 1976 Fizik Nobeli • CERN’deki büyük deneylerinden ALEPH’in başı, 1960lardan beri CERN fizikçisi: Jack Steinberger – 1988 Fizik Nobeli 10 Evrenin Kısa Tarihi Büyük Patlama 11 Evrenin Kısa Tarihi Büyük Patlama 13.7 Milyar Yıl 1028 cm 11 Bugün Parçacık fiziği Nükleer fizik Katıhal fiziği Kimya-biyoloji Küçük Kozmoloji Astrofizik Astronomi Geofizik Büyük Mekanik 12 Büyükten Küçüge 1m 13 Büyükten Küçüge 1m 1 10 m 13 = 10 cm Büyükten Küçüge -1 10 m -2 10 m 13 = 1 cm Büyükten Küçüge -2 10 m -3 10 m 13 = 1 mm Büyükten Küçüge -3 10 m -4 10 m 13 = 0.1 mm Büyükten Küçüge -4 10 m 10-5 m = 10 μm 13 Büyükten Küçüge -5 10 m 10-6 m = 1 μm 13 Büyükten Küçüge -6 10 m 10-7 m = 0.1 μm 13 Büyükten Küçüge -7 10 m -8 10 m 13 = 10 nm Büyükten Küçüge -8 10 m -9 10 m 13 = 1 nm Büyükten Küçüge -9 10 m -10 10 m 13 = 0.1 nm Büyükten Küçüge -10 10 m -11 10 m 13 = 10 pm Büyükten Küçüge -11 10 m -12 10 m 13 = 1 pm Büyükten Küçüge -12 10 m -13 10 m 13 = 0.1 pm Büyükten Küçüge -13 10 m -14 10 m 13 = 10 fm Büyükten Küçüge -14 10 m -15 10 m 13 = 1 fm Büyükten Küçüge -15 10 m -16 10 m 13 = 0.1 fm LARGE HADRON COLLIDER • Büyük Hadron Çarpıştırıcısı 1980’lerden beri tasarlanan ve şu an itibariyle dünyanın en yüksek enerjili parçacık hızlandırıcısı… Bazı tasarım parametreleri: • Yerin 100m. altında 26.7 km uzunluk • 9600 süpermıknatıs • 7+7 TeV’ye kadar proton çarpışmaları • Tasarım parametrelerinin bir çoğuna beklenenden çabuk ulaşıldı, hatta bazılarının üstüne çıkıldı. 1984 http://www.izmirmetro.com.tr/files/metro_brosur_ing.pdf Kendi kendisinin prototipi olan bir makina 14 Large Hadron Collider 26,7 km uzunluğunda bir çember 9300 süpermıknatıs 33000 ton sıcaklık: 1,9K iç basınç: 10-13atm manyetik alan 8,33T proton-proton çarpışmaları saniyede 600 milyon çarpışma proton enerjisi 3.5-7 TeV 15 Large Hadron Collider 26,7 km uzunluğunda bir çember 9300 süpermıknatıs 33000 ton LHC sıcaklık: 1,9K iç basınç: 10-13atm Bolu Dağı Tüneli manyetik alan 8,33T SPS proton-proton çarpışmaları Dünyanın en saniyede 600 milyon çarpışma büyük makinesi proton enerjisi 3.5-7 TeV 15 Taksim-4.Levent metro güzergahının üç katı! Large Hadron Collider 26,7 km uzunluğunda bir çember 9300 süpermıknatıs 33000 ton sıcaklık: 1,9K iç basınç: 10-13atm manyetik alan 8,33T proton-proton çarpışmaları saniyede 600 milyon çarpışma proton enerjisi 3.5-7 TeV 15 yaklaşık 3,5 Eiffel kulesi Large Hadron Collider 26,7 km uzunluğunda bir çember dünyanın en büyük buzdolabı 9300 süpermıknatıs 33000 ton sıcaklık: 1,9K iç basınç: 10-13atm manyetik alan 8,33T proton-proton çarpışmaları −59 °C saf antifriz donar −89 °C Kutuplarda ölcülmüş en düşük sıcaklık −183 °C Oksijen sıvıya döner −270,5 °C Dış uzayın sıcaklığı saniyede 600 milyon çarpışma proton enerjisi 3.5-7 TeV 15 −271,3 °C 1,9 K Large Hadron Collider 26,7 km uzunluğunda bir çember 9300 süpermıknatıs Güneş sistemindeki en boş yer 33000 ton sıcaklık: 1,9K iç basınç: 10-13atm manyetik alan 8,33T proton-proton çarpışmaları saniyede 600 milyon çarpışma proton enerjisi 3.5-7 TeV 15 Large Hadron Collider 26,7 km uzunluğunda bir çember 9300 süpermıknatıs 33000 ton sıcaklık: 1,9K iç basınç: 10-13atm manyetik alan 8,33T proton-proton çarpışmaları saniyede 600 milyon Dünyanın manyetik alanının 150 bin katı Toplam manyetik enerji: 10Gjul (taaruz hızındaki dolu bir uçak çarpışma gemisinin kinetik enerjisi) proton enerjisi 3.5-7 TeV 15 Large Hadron Collider 26,7 km uzunluğunda bir çember 9300 süpermıknatıs 1 yıllık LHC verisi (20 km) 33000 ton sıcaklık: 1,9K 1 yılda çıkan veriyi CD’lere yazsak, 20km’lik bir dağ olurdu… iç basınç: 10-13atm manyetik alan 8,33T proton-proton çarpışmaları saniyede 600 milyon çarpışma proton enerjisi 3.5-7 TeV 15 Concorde (15 Km) Ağrı dağı (5.1 Km) Large Hadron Collider 26,7 km uzunluğunda bir çember 9300 süpermıknatıs 33000 ton sıcaklık: 1,9K Çarpışmaların sıcaklığı: Güneşin merkezinden 100 bin kat fazla… Protonların hızı: iç basınç: 10-13atm ışık hızının %99.999991’i. manyetik alan 8,33T (Bolu Dağı tünelini proton-proton çarpışmaları 0.00001 saniyede geçebilirler.) saniyede 600 milyon çarpışma proton enerjisi 3.5-7 TeV 15 Large Hadron Collider 26,7 km uzunluğunda bir çember 9300 süpermıknatıs 33000 ton sıcaklık: 1,9K iç basınç: 10-13atm manyetik alan 8,33T proton-proton çarpışmaları saniyede 600 milyon çarpışma proton enerjisi 3.5-7 TeV 15 LHC ile evrenin tarihindeki hangi sayfaya bakabiliyoruz? LHC 16 Hangi Sorulara Cevap Arayabiliyoruz? excluded area has CL > 0.95 0.7 0.6 0.5 0.4 CKM md & ms md fitter ICHEP 10 sin 2 K sol. w/ cos 2 < 0 (excl. at CL > 0.95) 0.3 K Vub 0.2 Vub 0.1 0.0 -0.4 CMB, büyük ölçekte yapı, IA tipi süpernovalar, vs. Evrenimiz: 23% karanlık madde 73% karanlık enerji -0.2 0.0 0.2 SL 0.4 0.6 0.8 1.0 β-bozunmaları, kaon ve B mezonlarının bozunmaları Anti-madde: Nerede? Neden her yerde madde var da antimadde yok? ~4.5% baryonik madde Yerçekimi: Neden bu kadar zayıf? Neden kuantum mekaniği ile uyuşturmak bu kadar zor? Maddenin kütle kazanmasını açıklayan mekanizma nedir? V.E.Özcan 17 Maddenin yeni bir hali olan kuarkgluon plazmanın araştırılması. Hangi Sorulara Cevap Arayabiliyoruz? excluded area has CL > 0.95 0.7 0.6 0.5 0.4 CKM md & ms md fitter ICHEP 10 sin 2 K sol. w/ cos 2 < 0 (excl. at CL > 0.95) 0.3 K Vub 0.2 Vub 0.1 0.0 -0.4 CMB, büyük ölçekte yapı, IA tipi süpernovalar, vs. Evrenimiz: 23% karanlık madde 73% karanlık enerji -0.2 0.0 0.2 SL 0.4 0.6 0.8 1.0 β-bozunmaları, kaon ve B mezonlarının bozunmaları Anti-madde: Nerede? Neden her yerde madde var da antimadde yok? ~4.5% baryonik madde Yerçekimi: Neden bu kadar zayıf? Neden kuantum mekaniği ile uyuşturmak bu kadar zor? Maddenin kütle kazanmasını açıklayan mekanizma nedir? V.E.Özcan 17 Cevapları Kimler Arıyor? Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda tek değil, altı deney=dedektör=koleborasyon çalışıyor. Bunlar birinden tamamen bağımsız. Veriler bağımsız, algıçlar bağımsız, insanlar ve analizler bağımsız. Türkiye ve CERN / Aralık 2009 18 Cevapları Kimler Arıyor? Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda tek değil, altı deney=dedektör=koleborasyon çalışıyor. Bunlar birinden tamamen bağımsız. Veriler bağımsız, algıçlar bağımsız, insanlar ve analizler bağımsız. CMS LHCb ALICE ATLAS Türkiye ve CERN / Aralık 2009 18 Cevapları Kimler Arıyor? Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda tek değil, altı deney=dedektör=koleborasyon çalışıyor. Bunlar birinden tamamen bağımsız. Veriler bağımsız, algıçlar bağımsız, insanlar ve analizler bağımsız. CMS LHCb ALICE ATLAS Türkiye ve CERN / Aralık 2009 18 0.3 Minimum Bias Stream, Data 2009 ( s=900 GeV) ATLAS Preliminary 0.25 Armenteros Plot 180 Both tracks: pT > 100 MeV, Si hits > 6 cos( ) > 0.8, flight distance > 0.2 mm 160 T p+ [GeV] NELER BULDUK? 140 0.2 120 100 0.15 80 0.1 60 40 0.05 0 -1 20 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 + + (p - p- )/(p + p ) L L L 0 L 2010 ortalarına kadar aldığımız veri ile: 20. yüzyıl parçacık fiziğinin yeniden keşfi. 19 Şimdiye kadar neler çıkmadı? Grand unification, new bosons, new quarks, extra dimensions, micro-black holes, ... V.E.Özcan 20 Şimdiye kadar neler çıkmadı? V.E.Özcan 21 Çıkmayanların haberleri çıktı. V.E.Özcan 22 Yüzlerce makale ve bildiri. MAKALELER • Binlerce insanın ortak bir amaç için çalışmasının hikayesi… • ALICE deneyinin ilk ölçümleri - makalenin ilk üç sayfası yazarların isimleri… 23 Ne çıktı? Yeni bir bozon bulduk! Kütlesi 126GeV civarında, yani protondan yaklaşık 135 kat ağır. ATLAS ve CMS ayrı ayrı 5σ sonuç aldı. En son yeni bir bozon 1983’de bulunmuştu. CERN’de bulunduğu için New York Times şöyle yazmış: ‘Europe 3, U.S. Not Even Z-Zero’ 1984 Nobel Ödülü! V.E.Özcan 24 126 = 42 + 42 + 42 life, universe and everything Pekiyi bu Higgs mi? Büyük ihtimalle. Standart Model’in beklediği bölgede ve de onunla uyumlu kanallarda bulundu. Ancak nihayi kararı almak için, daha çok veri alıp bulduğumuz bozonun özelliklerini ortaya çıkartmalıyız. SM Higgs’i olsa da olmasa da insanlık için çok büyük bir buluş. V.E.Özcan 25 Higgs Alanı http://www.hep.ucl.ac.uk/~djm/higgsa.html V.E.Özcan 26 1993’de David Miller’ın analojisi Higgs Mekanizması Çok güzel ve basit bir fikir. SM’de her “hesabın / formülün” güzel bir simetrisi var. Herşey simetrikken değişik bozonların (foton, W, Z) kütleleri nasıl farklı olabiliyor? Cevap: Kendiliğinden simetri kırılması. Fikrin babaları: Higgs & Englert, Brout & Guralnik, Hagen & Kibble (1964-67) V.E.Özcan 27 Sorular / Efsaneler Az sonra cevaplarını vermeye çalışacağımız soruları soran kişi ve kurumlar hayal ürünü gibi düşünülebilinir. Bu sorular birçok kişi tarafından dile getiriliyor (olabilir). :) V.E.Özcan 28 Sorular / Efsaneler Soruyu soran: Bir elektronik mühendisi Cevap 1: 1850’de verilmiş. William Gladstone, dönemin Birleşik Krallık maliye bakanı, mıknatıs ve kablolarla yapılan araştırmaların pratikte ne işe yarayacağını Michael Faraday’a sorar. Faraday: “One day sir, you may tax it” Belki de şöyle de diyebilirdi: “One day sir, some people might do PhDs in this topic and become rectors of universities.” V.E.Özcan 29 Sorular / Efsaneler Cevap 2: Temel bilim sanat gibi insan medeniyetinin bir parçasıdır, kültürdür, insanı insan yapandır. Kültür para için yapılmaz, ama sonradan epeyce para edebilir! Uygulamalı bilimler bugünün, temel bilimlerse yarının teknolojisini geliştirir. 1915: Einstein’ın genel görelilik kuramı 2015: GPS piyasası ~30 milyar dolar V.E.Özcan 30 Dr. Gachet’in portresi 1897’de 300 frank 1990’da 82.5 milyon $ Sorular / Efsaneler Soru: Deprem yaratır mı? Dünyayı içine çeker mi? Cinler alemine kapı açar mı? Dünyanın en yüksek enerjili protonlarının kinetik enerjisi vızır vızır uçan bir sivrisineğin enerjisi kadardır. Tam tersine yerin normal hareketleri deneyler tarafından izlenir. LEP’de Ay’ın gelgit etkisi hesaba katıldıktan sonra hala anlaşılamayan bir etkinin daha sonradan Fransa’daki hızlı trenin (TGV) geçişinden olduğu anlaşılmıştır. ATLAS’ın içinde bulunduğu mağara bir hava balonu gibi yavaş yavaş yükseldiğinden bunun etkisini hesaba katabilmek için yerleştirilmiş algıçlarla Sumatra’da olmuş olan deprem ölçülebilmiştir. V.E.Özcan 31 Sorular / Efsaneler Soru: Deprem yaratır mı? Dünyayı içine çeker mi? Cinler alemine kapı açar mı? V.E.Özcan 32 Sorular / Efsaneler Neden yerin yüz metre altında? Hızlandırıcı çalıştığında manyetik alan herşeyi çeker mi? Soruyu soran: Terminatör 3 filmindeki sonunu beğenmeyen ve yenilmekten hoşlanmayan T-X. Cevap: Tabii ki hiç bir mühendis manyetik akıyı boşu boşuna havadan dolaştırmak gibi bir saçmalık yapmaz, hele 27 km boyundaki bir mıktanıstan söz ediyorsak. Cevap: Yerin altında olması makine çalışırken ortaya çıkan geçici radyasyona karşı canlıları güvende tutmaktır. Özellikle 100m kadar derin olmasının bir sebebiyse fiyattır. Fransa’da toprak belli bir derinliğin altında devlet malıdır ve o derinliğin altına tünel kazmak için kimsenin mülkiyetinin kamulaştırılması gerekmez. V.E.Özcan 33 Sorular / Efsaneler Cevap 1: CERN nükleer enerji konusunda araştırma yapmaz. Cevap 2: Ana konusunda kaydettiği ilerlemelerin listesini Wikipedia’dan bulabilirsiniz. (Nobel Ödülleri de cabası.) V.E.Özcan 34 Sorular / Efsaneler Cevap 3: Dünya genelindeki ekonomik zorluklara rağmen CERN’ün bütçesi İsviçre frangı bazında son dört senedir hemen hemen aynı kalmıştır. Cevap 4: Keşfedilen bozon 1960’larda teorik olarak ortaya atılmıştır. LHC ve dedektörleri 1980’lerin başından beri planlanan bir projedir, 90’larda geliştirilmiş, 2000’lerde inşa edilmiş, 2008’de çalıştırılmış, ve dört sene veri toplamıştır. Ancak projenin ulaştığı enerji konsantrasyonunun evrenin başlagıcından hemen sonrasına baktığı düşünülürse, 30 yıl gibi bir süreyi hakikaten evrenin yaşı yanında can havli diye tanımlamak söz konusu olabilir. V.E.Özcan 35 http://dg-rpc.web.cern.ch/dg-rpc/Scale/Scale11.pdf Sorular / Efsaneler Cevap 5: CERN’ün ana amaçlarından biri hızlandırıcı ve dedektör teknolojilerini geliştirmek ve bunları endüstriye ulaştırmaktır. Son 50 yılda bu şekilde icat ettiği veya geliştirdiği bazı “şey”ler şunlardır: Bugün nükleer tıpta doz ayarlamasında kullanılan simülasyon teknik ve programları. Aynı zamanda havayolları şirketleri tarafından mürettebatın maruz yüksek irtifada maruz kaldığı radyasyonun belirlenmesi. PET - Pozitron Emission Tomography, hadron terapisi Radyasyona dayanıklı devreler ve materyaller, uzay uygulamaları, piksel dedektörler (dijital kameralar), vs. World Wide Web: Yani bugün e-devlet, e-ticaret, google, facebook, wikipedia, ve hatta her türlü fikri etrafa rahatlıkla dağıtmamızı sağlayan twitter’ın var olabilmesini sağlayan internetin anayüzü! V.E.Özcan www’nin mucidi TimBerners Lee ve CERN’deki dünyanın ilk web sunucusu 36 CERN TEKNOLOJİ PAYLAŞIMI • • • 2002’den beri devam eden endüstri ile ortaklaşa eğitim ve araştırma programı. CERN’ün kendi parçacık fiziği dışındaki alanlara grid teknolojisini götürmek için parçası olduğu projelerden örnekler: Karadeniz Havzası’nın korunması için tetkiki. Şu anki endüstri ortakları: HP, Intel, Oracle, Siemens Health-e-Child: Avrupa’da entegre bir pediyatri platformunun kurulması. Web tabanlı bir arayüzle grid kullanan yazılım test platformu. Doğal afetlerden sonra hızlı bir şekilde uydu bilgisini değerlendirip kurtarma ekiplerine sağlıklı haritalar hazırlama projesi. V. Erkcan Özcan - BOUN 37 Sorular / Efsaneler CERN’ün bütçesi çok büyük değil mi? O parayla … da yapabiliriz. Cevap 1: Büyük / küçük göreceli bir kavram. CERN bütçesi (1.1B CHF) Avrupa’nın çalışan bilen nüfusunun yılda bir kere Starbucks’dan kahve içmemesi demek. Türkiye CERN’e girerse yıllık aidatımız çalışan kişi başına yaklaşık 1 Türk kahvesi gibi. Abramovich’in 5 yılda Chelsea F.C.’ye yaptığı yatırım: £578 milyon = $1 milyar Melekler ve Şeytanlar filmi, yapım bütçesi: $150 milyon; ilk aylık hasılatı: $440 milyon Cevap 2: Zaytung... V.E.Özcan 38 http://zaytung.com/haberdetay.asp?newsid=94709 Sorular / Efsaneler Antimadde nedir? Sadece CERN’de mi bulunur? Onunla bomba yapıp Roma’daki bir yerleri patlatabilir miyim? Soruyu soran: Melekler ve Şeytanlar romanından fanatik suikastçı Hassassin. Cevap: Antimadde anti-parçacıklardan oluşan maddedir. Anti-parçacıklar bildiğimiz parçacıkların zıt yüklü ikizleridirler. 1928’de Paul Dirac artı yüklü elektronlar olabileceğini matematiksel olarak göstermiş, pozitron adı verilen bu parçacıklar Anderson tarafından 1932’de keşfedilmişlerdir. CERN’de antimadde ile ilgili önemli araştırmalar yürütülmektedir. Evrende laboratuvar koşulları dışında neden antimadde gözlemlenemediğini LHCb deneyi araştırmaktadır. İlk anti-hidrojen atomu 1995’de CERN’de oluşturulmuştur. Geçtiğimiz yıl içerisinde 300 kadar anti-hidrojen atomu üretilip 15 dakika kadar bir tuzakta tutulabilmişlerdir. Ancak filmdeki gibi pille çalışan küçücük bir kaba koymak imkansızdır. Daha ötesi istediğiniz gibi çeyrek gram antihidrojen elde etmek için CERN’deki hızlandırıcıların hiç durmadan 5 milyon yıl çalışması gerekmektedir. Sizi bir başka sefere bekliyoruz. V.E.Özcan 39 Sorular / Efsaneler Melekler ve Şeytanlar kitabından/filminden başka inciler: CERN direktörü korkulan aksi bir adamdır. CERN’ün kendine ait süpersonik uçağı vardır. Binalar Harvard tarzı kırmızı tuğlalarla örülmüştür. Parçacıklar ışık saçarak uçar ve dedektörlere yandan girerler. “Antimaddeyi korumak için” geçen insanlara retina kontrolü yapılır. Hepsi safsata. LHC’nin yanına inmeden önce retina ile kimlik kontrolü yapılır. Bu antimaddeyi değil 27km’lik tünel ve katedral büyüklüğündeki mağaralarda insanları kaybetmemek içindir. V.E.Özcan 40 Sorular / Efsaneler Deney yapıldı bitti? Başka ne kaldı? Cevap 1: LHC’nin daha 10 yıl daha çalışması düşünülüyor. Aralarda durup enerji ve ışınlık yükseltme işlemleri yapılacak. Cevap 2: LHC’de daha bir sürü yeni buluşlar olabilir. Cevap 3: CERN’de LHC dışında da bir sürü temel araştırma yürütülüyor, hem de sadece yeryüzünde değil! V.E.Özcan 41 Birkaç örnek... Kozmik Işınlar LHC’dekinden 1000 kat daha yüksek enerjili çarpışmalar Atmosferde yarattıkları parçacık sağanaklarını inceleyerek bu kozmik ışınların yapıları ve toplam enerjilerini ölçmek mümkün Ölçümlerin temel taşı yüksek enerjili parçacıkların atmosferle nasıl etkileştiğini bilmek. TOTEM+ATLAS+CMS + LHCf - LHC forward! V.E.Özcan 42 AMS-02 Alpha muon spectrometer 02 16 ülke, 56 kurum, ~600 fizikçi Spokesperson: S. Ting, MIT & CERN UUİ (ISS) üzerinde 1 yıldır veri alıyor. http://www.ams02.org/partners/participating-institutions/ V.E.Özcan Konusu: Kara madde, antimadde, strangelet 43 Cosmics Leaving OUtdoor Droplets V.E.Özcan 44 CERN Axion Solar Telescope Cenk Yıldız: Üniversitemizde doktora öğrencisi V.E.Özcan 45 Sorular / Efsaneler Türkiye’den katılım ne kadar? CERN’de tek Türk mü var? 3 mü? 65 mi? 100 mü? Türkiye’nin CERN’de ihalelere girecek altyapısı var mıdır? V.E.Özcan 46 TÜRKİYE VE CERN Volume 80B, number 4,5 PHYSICS LETTERS Volume 80B, number 4,5 15 January 1979 PHYSICS LETTERS OBSERVATION OF A SECOND CHARMED PARTICLE PRODUCED BY A HIGH ENERGY NEUTRINO AND DECAYING AFTER A FEW TIMES 10 -13 s n n n n Türkiye 1961’den beri CERN Konseyi’nde Gözlemci 2008: İşbirliği anlaşması 2009: Üyelik başvurusu 2010: Aday ülke A n k a r a - Brussels- C E R N - OBSERVATION U.C. D u b l i n - U.C. London Open University - P i s a - RPARTICLE o m a - Torino Collab oration OF A- SECOND CHARMED PRODUCED BY A C. ANGELINI g, P. BAGNAIA h, G. BARONI h, J.H. BARTLEY e,AFTER G. BERTRAND-COREMANS NEUTRINO AND DECAYING A FEW TIMES 10b,-13 s V. BISI l, A. BRESLIN d, E.H.S. BURHOP c,e, F. CARENA c,i, R. CASALI g, G. CIAPETTI h, A n ke,a rS.a -DIBrusselsR N -F EU.C. D uc,hb 1, l i nC.- FRANZINETTI U.C. London -l, Open University - P i M. CONVERSI c,h, D.H. DAVIS L1BERTO C h,EM.L. RRER D. GAMBA l, L. GODFREY e, D. KEANE d, E. LAMANNA h, A. MARZARI l, F. MARZANO h C.d,ANGELINI g, PALAZZ1-CERRINA P. BAGNAIA h, G.e,hBARONI h, g,J.H. BARTLEY V. MOGGI g, A. MONTWILL A. NAPPI g, C. 2, R PAZZI S. PETRERA h, e, G. BERTR G.M. PIERAZZ1NI g, G. ROMANO h, A. ROMERO l, j. SACTON b, R. SANTONICO c,h, R. SEVER a, V. BISI l, A. BRESLIN d, E.H.S. BURHOP c,e, F. CARENA c,i, R. CASALI g, G F.R. STANNARD f, P TOLUN a, D.N. TOVEE e,c, p. VILAIN b 3, J.H. WICKENS b 4 M. CONVERSI c,h, D.H. DAVIS e, S. DI L1BERTO h, M.L. F E R R E R c,h 1, C. and G. WILQUET b 3 Volume 84B, number 1 PHYSICS LETTERS 4 June 1979 D. GAMBA l, L. GODFREY e, D. KEANE d, E. LAMANNA h, A. MARZARI l V. MOGGI g, A. MONTWILL d, A. NAPPI g, C. PALAZZ1-CERRINA e,h 2, R Received 19 December 1978 G.M. PIERAZZ1NI g, G. ROMANO h, A.reaction ROMERO l, emulsion j. SACTON The production and decay of a charmed particle has been observed in a v induced in nuclear From ab, R. SANTO kinematical analysis of the decay, the STANNARD flight time of the particle has been determined be a few times -13 s. F.R. f, P TOLUN a, D.N. to TOVEE e,c, p.I0 VILAIN b 3, J.H. WICK and G. WILQUET b 3 ON THE LIFETIME OF CHARGED CHARMED PARTICLES FIRST DIRECT OBSERVATION OF A CHARMED BARYON DECAY A n k a r a - B r u s s e l s - C E R N - U . C . D u b l i n - U . C . L o n d o n - O p e n U n i v e r s i t y - P i s a - R o m e - T u r i n Collaboration C. ANGELINI g, P. BAGNAIA h, G. BARONI h, J.H. BARTLEY e, G. BERTRAND-COREMANS b, V. BISI i, A. BRESLIN d, E.H.S. BURHOP c,e, F. CARENA c, R. CASALI g, G. CIAPETTI h, M. CONVERSI c,h, D.H. DAVIS e, S. DI LIBERTO h, M.L. F E R R E R c,h, 1, C. FRANZINETTI i, D. GAMBA i, L. G O D F R E Y e, D. KEANE d, E. LAMANNA h, A. MARZARI i, F. MARZANO h, A. MONTWILL d, R. MORGANTI g, A. NAPPI g, C. PALAZZI-CERRINA c, b, 2, R. PAZZI g, S. P E T R E R A h, G.M. PIERAZZINI g, L. RICCATI i, G . ROMANO h, A. ROMERO i, j . SACTON b, R. SANTONICO c, h, R. SEVER a, F.R. STANNARD f, P. TOLUN a, D.N. TOVEE c, e, p. VILAIN b, 3, Volume 80B, number 4,5 PHYSICS LETTERS J.H. WlCKENS b, 4 and G. WlLQUET b, 3 15 January 1979 a Middle East Technical University, Ankara, Turkey b Inter-University Institute for High Energies, ULB- VUB, Brussels, Belgium c CERN, Geneva, Switzerland d University College, Dublin, Ireland: e University College London, England OBSERVATION OF A SECOND CHARMED PARTICLE PRODUCED BY A HIGH ENERGY f Open University, Milton Keynes, England g Istituto di Fisica dell 'Universit3 di Pisa and Istituto NazionaleNEUTRINO di Fisica Nucleare, di Pisa, Italy ANDSezione DECAYING AFTER A FEW TIMES 10 -13 s h Istituto di Fisica dell'Universit?z di Roma and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, Italy A n k di a r Fisica a - BrusselsE R N - diU.C. D u bItaly l i n - U.C. London - Open University - P i s a - R o m a - Torino Collab oration i Istituto di Fisica dell'Universit?z di Torino andlstituto Nazionale Nucleare, CSezione Torino, Türk bilim insanlarının CERN’deki faaliyetleri Moreover, an event has been observed In a neutrino The hfetimes of charmed particles have recently interaction occurring in emulsion which was interpretbeen predicted by Cabibbo and Maiam [1] to about Received 19beDecember 1978 ed as the production and subsequent decay of a charm7 X 10 -13 s. From the failure to resolve two vertices The production and decay of a charmed particle been10observed in a v induced rea ed particle with lifetime a fewhas times -13 s [6,7]. in dxmuon events produced by high energy neutrino analysis of the decay, flightthetime of the determined to b This letterthe reports finding of particle a second has suchbeen event interactions, two bubble chamber kinematical groups have set an in an emulsion stack exposed m front of BEBC to the upperhmlt for such hfetlmes at about 10 -12 s [2,3]. wide-band neutrino beam at the CERN SPS. On the other hand, some recent emulsion data on the Moreover, an event has b The hfetimes of charmed particles have recently The experimental set-up is illustrated schematically hadro- and photoproductlon of new particles have in fig. 1. The stacks E made up of pellicles of Ilford interaction occurring in seemed to indicate lifetimes around 10 -14 s or been predicted byeven Cabibbo and Maiam [1] to be about K5 to andresolve G5 emulsion of thickness 600/am were less [4,5]. Such lifetimes are ed as thelocated production and 7 Xscarcely 10 -13reconcilable s. From the failure two vertices m front o f the beam window of BEBC. The chamber with the theoretical expectations for charmed particles. ed particle with lifetime in dxmuon events produced by high energy neutrino was filled with hquld hydrogen and operated m a 3.5T This letter reports the fi a Middle East Techmcal Umverslty, Ankara interactions, two bubble chamber groups have set an magnetm field Tracks of secondary particles from b Inter-University Institute for High Energies, ULB-VUB, in an emulsion stack exp upperhmlt for such hfetlmesneutrino at about 10 -12 soccurmg [2,3]. in the emulsion interactions were Brussels wide-band observed and measured in BEBC the posi-neutrino beam On the other hand, some recent emulsion data on the to predict c CERN, Geneva d Umversity College, Dublin hadro- and photoproductlon tions of the interaction vertices. The distance Thebetween experimental set of new particles have e University College London, London the upstream edge of the stacks and the chamber liquid in fig. 1. The stacks E m seemed to indicate lifetimes around 10 -14 s or even f Open University, Milton Keynes was about 40 cm. A large multiwlre proportional chamg Istituto di Flsica dell'Umversit~ dl Plsa, lshtuto Nazxonale K5 and G5 emulsion of less [4,5]. Such lifetimes areber scarcely reconcilable (D) covering the BEBC entrance window and made di Flslca Nucleare-sezlone dl Plsa m front o f the the beam win with the theoretical expectations for charmed up of three planes withparticles. 2 mm wire spacing ensured h lstltuto dl Flslca dell'Universit~ di Roma, lstituto Nazlonale filledsyswith hquld hy di Flstca Nucleare-sezione dx Roma correlation of the BEBC and emulsion was reference a Middle EastIstituto Techmcal Umverslty, I lstltuto dI Flslca dell'Umversit~ dl Tormo, Nazmnale tems.Ankara This correlation has been made by locating m magnetm field Tracks o dI Flsica Nucleare-sezlone dibTormo Inter-University Institute for High Energies, ULB-VUB, chamber D as well as m BEBC 2000 high energy muons neutrino interactions oc I Now at Laboratorl Nazionah Frascati, Italia Brussels crossing the whole apparatus. By this method, the posi2 Now at INFN - Mllano, Italia observed and measured i c CERN, Geneva tion of chamber D, and consequently the emulsion 3 Chercheur qualifi6 FNRS - Belgique of located the interaction v stacks E, m the BEBC reference frame tions could be .l Chercheur IISN - Belgique d Umversity College, Dublin C. ANGELINI g, P. BAGNAIA h, G. BARONI h, J.H. BARTLEY e, G. BERTRAND-COREMANS b, V. BISI l, A. BRESLIN d, E.H.S. BURHOP c,e, F. CARENA c,i, R. CASALI g, G. CIAPETTI h, M. CONVERSI c,h, D.H. DAVIS e, S. DI L1BERTO h, M.L. F E R R E R c,h 1, C. FRANZINETTI l, D. GAMBA L. GODFREY e, D. KEANE d, E. Two new examples of production by neutrinos and subsequent decay of l,charged charmed hadrons are reported. To-LAMANNA h, A. MARZARI l, F. MARZANO h g, A. d,particles A. NAPPI PALAZZ1-CERRINA e,h 2, R PAZZI g, S. PETRERA h, gether with two similar events reported previously they show V. thatMOGGI the lifetime of MONTWILL charged charmed is in g, theC.neighbourhood of 5 X 10 -13 s, as expected from current theoretical models. One of the new events is identified as aROMERO baryon G.M. PIERAZZ1NI g, G. ROMANO h, A. l, j. SACTON b, R. SANTONICO c,h, R. SEVER a, A÷c of mass 2.295 +- 0.015 GeV/c 2 which undergoes the decay process A÷c -~ pTr+K- with a proper decay time (7.3 -+0.1) F.R. STANNARD f, P TOLUN a, D.N. TOVEE e,c, p. VILAIN b 3, J.H. WICKENS b 4 X 10 -13 s. and G. WILQUET b 3 Received 30 April 1979 n n n Türkiye’de deneysel yüksek enerji fiziği 1966’da ODTÜ’de başlıyor. 90’larda Boğaziçi ve Çukurova üniversitelerinin de Chorus ve Charm gibi deneylere katılmasıyla genişliyor. Şu anda aktif olduğumuz araştırmalara örnekler: n LHC deneyleri: ATLAS ve CMS n CERN Axion Solar Telescope n CLIC hızlandırıcı ArGe e University College London, London existence19 ofDecember charmed 1978 baryons remains meagre [5]. As yet, nearly three years after charmed particles Received According to current theoretical ideas [6], charmed were identified in e+e - collisions at SPEAR [1 ], no The production and decay of a charmed particle particles are all expected to have lifetimes, r c, ofhas thebeen observed in a v induced reaction in nuclear emulsion From a conclusive measurement of their lifetime has been kinematical analysis of the decay, the flight time of the particle has been determined to be a few times I0 -13 s. same order o f magnitude. These can be evaluated on made, and rather conflicting results have been reported, the basis o f the elementary quark/~ decay c ~ s + e ÷ in fact, from experiments based on different tech+ v e by substituting the mass m c of the c-quark into Moreover, an event has been observed In a neutrino niques [ 2 - 4 ] . Also the experimental evidence for the The hfetimes of charmed particles have recently the formula muon and decay. One obtains for about the ininteraction occurring in emulsion which was interpretbeen predicted by for Cabibbo Maiam [1] to be F e = (rnc/rn,)5 (1/r,), ed as the production and subsequent decay of a charm7 X 10clusive -13 s. electronic From the decay failurerate to resolve two vertices i Now at Laboratori Nazionali INFN, Frascati, Italy. where m , and r , are the mass and lifetime o f the ed particle with lifetime a few times 10 -13 s [6,7]. 2 Now at Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di in dxmuon events produced by high energy neutrino muon. Allowing for chamber first-ordergroups gluon have effects This letter reports the finding of a second such event interactions, two bubble setand an the Milano, Italy. finitefor mass of the s-quark, Cabibbo10et al. shave recent- in an emulsion stack exposed m front of BEBC to the 3 Chercheur qualifi6 FNRS, Belgium. upperhmlt such hfetlmes at about -12 [2,3]. 4 Chercheur IISN, Belgium. obtained wide-band neutrino beam at the CERN SPS. On thelyother hand,[7]some recent emulsion data on the 150 428 47 hadro- and photoproductlon of new particles have seemed to indicate lifetimes around 10 -14 s or even less [4,5]. Such lifetimes are scarcely reconcilable with the theoretical expectations for charmed particles. a Middle East Techmcal Umverslty, Ankara b Inter-University Institute for High Energies, ULB-VUB, Brussels c CERN, Geneva d Umversity College, Dublin e University College London, London f Open University, Milton Keynes g Istituto di Flsica dell'Umversit~ dl Plsa, lshtuto Nazxonale di Flslca Nucleare-sezlone dl Plsa h lstltuto dl Flslca dell'Universit~ di Roma, lstituto Nazlonale di Flstca Nucleare-sezione dx Roma I lstltuto dI Flslca dell'Umversit~ dl Tormo, Istituto Nazmnale dI Flsica Nucleare-sezlone di Tormo I Now at Laboratorl Nazionah Frascati, Italia 2 Now at INFN - Mllano, Italia 3 Chercheur qualifi6 FNRS - Belgique .l Chercheur IISN - Belgique The experimental set-up is illustrated schematically in fig. 1. The stacks E made up of pellicles of Ilford K5 and G5 emulsion of thickness 600/am were located m front o f the beam window of BEBC. The chamber was filled with hquld hydrogen and operated m a 3.5T magnetm field Tracks of secondary particles from neutrino interactions occurmg in the emulsion were observed and measured in BEBC to predict the positions of the interaction vertices. The distance between the upstream edge of the stacks and the chamber liquid was about 40 cm. A large multiwlre proportional chamber (D) covering the BEBC entrance window and made up of three planes with 2 mm wire spacing ensured the correlation of the BEBC and emulsion reference systems. This correlation has been made by locating m chamber D as well as m BEBC 2000 high energy muons crossing the whole apparatus. By this method, the position of chamber D, and consequently the emulsion stacks E, m the BEBC reference frame could be located 428 f Open University, Milton Keynes g Istituto di Flsica dell'Umversit~ dl Plsa, lshtuto Nazxonale di Flslca Nucleare-sezlone dl Plsa h lstltuto dl Flslca dell'Universit~ di Roma, lstituto Nazlonale the upstream edge of the was about 40 cm. A larg ber (D) covering the BEB up of three planes with 2 TÜRKİYE VE CERN CMS: Çukurova ODTÜ Boğaziçi İTÜ ATLAS: Boğaziçi Ankara ATLAS ve CMS deneyleri çatısında LHC çalışmalarına katılım ATLAS Türkiye temsilcisi: Prof. Dr. Metin Arık ve Prof. Dr. Serkant Çetin CMS Türkiye temsilcisi: Prof. Dr. Erhan Gülmez 48 TÜRKİYE VE CERN Türkiye sathına yayılmış çalışmalar… 49 Not: CMS’e üye üniversitelere yakın zamanda İTÜ de katıldı. TÜRKİYE VE CERN Hadron kalorimetresi Dedektör İnşaasına Katkılar CMS ALTIN ÖDÜLÜ Hadron kalorimetresine üstün katkılarından dolayı, EAE Makina Sanayi A.Ş. (İstanbul) ve Makine Freze Kalıp (Bursa) 2003‘de CMS Altın Ödülü’ne layık görüldüler. Dayanaklar 50 Son Söz - Bundan sonra nereye? V.E.Özcan 51 Maddenin yeni bir hali olan kuarkgluon plazmanın araştırılması. Hangi Sorulara Cevap Arayabiliyoruz? excluded area has CL > 0.95 0.7 0.6 0.5 0.4 CKM md & ms md fitter ICHEP 10 sin 2 K sol. w/ cos 2 < 0 (excl. at CL > 0.95) 0.3 K Vub 0.2 Vub 0.1 0.0 -0.4 CMB, büyük ölçekte yapı, IA tipi süpernovalar, vs. Evrenimiz: 23% karanlık madde 73% karanlık enerji -0.2 0.0 0.2 SL 0.4 0.6 0.8 1.0 β-bozunmaları, kaon ve B mezonlarının bozunmaları Anti-madde: Nerede? Neden her yerde madde var da antimadde yok? ~4.5% baryonik madde Yerçekimi: Neden bu kadar zayıf? Neden kuantum mekaniği ile uyuşturmak bu kadar zor? Maddenin kütle kazanmasını açıklayan mekanizma nedir? V.E.Özcan 52 SM’den Yanıtlar => Yeni Sorular… SM’in içinde veya SM’i kullanarak yapılan hesaplara göre: Doğallık problemi: Higgs bozonunun kütlesi eğer parametrelerin inanılmaz bir oyunu yoksa sonsuza gidiyor. SM’de CP kırılmasının miktarı yeterli değil: Neden antimadde çok az? SM’de hiç olmayanlar: 3 kuvvetin birleşmesi (GUT). Ya yerçekimi? Niye üç aile? Karanlık enerji? Bir sürü “giren” parametreler. Neden md>mu? Neden me<mn-mp? V.E.Özcan 53 SM’den Yanıtlar => Yeni Sorular… SM’in içinde veya SM’i kullanarak yapılan hesaplara göre: Doğallık problemi: Higgs bozonunun kütlesi eğer Süpersimetri? parametrelerin inanılmaz bir oyunu yoksa sonsuza gidiyor. SM’de CP kırılmasının miktarı yeterli değil: Neden antimadde çok az? Acaba CKM üçgeni kapanıyor mu? Yeni çeşni? SM’de hiç olmayanlar: Teknirenk? E6? SUSY? 3 kuvvetin birleşmesi (GUT). QCD testleri. Ya yerçekimi? Ek boyutlar? Mikrokaradelikler? Niye üç aile? Başka ağır fermiyonlar var mı? Karanlık enerji? Higgs bozonunun vakumu? Bir sürü “giren” parametreler. Neden md>mu? Neden me<mn-mp? V.E.Özcan 53 Tüm bu parçacıklar temel mi? İşin fanatik taraftarları için... LHC ve ATLAS’ın ne yaptığını 24 saat izlemek için: Actual live events from ATLAS: http://atlas-live.cern.ch/ Accessible from http://atlas.ch/ LHC’nin ilk sayfası tabir edilen internet sayfası: http://op-webtools.web.cern.ch/op-webtools/vistar/vistars.php?usr=LHC1 Actually we had a beam dump right after this screenshot was taken! Bu sayfada görülenlerin nasıl yorumlanacağı? http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2010/12/News%20Articles/1248907?ln=en V.E.Özcan 54 Bu yolculukta aslında hep beraberiz. Bizi izlemeye devam edin! V.E.Özcan 55 Yedekler 56 CERN HIZLANDIRICILARI 57 KURUCU ÜLKELER • CERN kurucusu olan ülkeler: • 58 Almanya, Birleşik Krallık, Belçika, Danimarka, Fransa, Hollanda, İsveç, İsviçre, İtalya, Norveç,Yugoslavya, Yunanistan A WORD ABOUT SAFETY 1.4×1010 eV pp collisions ≃ 1017 eV fixed-target • Total flux/sec of cosmic rays(E>1017eV) = 2.5×104 • 100 thousand full LHC experimental programs done only on Earth in 4.5×109 years… Relativistic micro blackholes: Need Hawking radiation to be wrong, CPT to be violated, somehow be produced electrically neutral and stay so. Even then, rejected by presence of white dwarfs & neutron stars! 59 Details in J. Ellis et al, arXiv:0806.3414 • l e m e T ilim B (BEKLENMEDİK) YAN GETİRİLERE BİR ÖRNEK zonu o b sZ a s s a ri H e l m ü ç öl o insan yetiştirme bilimsel hedef beklenmedik çabuk kazanç ası r a r a l Ulusa liği işbir aşılması gereken teknolojik engeller ilgi b ı s a ar r e l ü t i ww enst w : ı m ı paylaş 60 Zaman i j lo o n k Te uzun vadedeki kazanç ia d e p i wik let e-dev t re a c i t e r nte i l e s i kiş rı a l a f y a net s