¿Qué es el CERN? y ¿Para qué sirven las investigaciones que se realizan allí?
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¿QUÉ ES EL CERN? Centro de Profesores Alcalá de Guadaíra Curro Martínez Ruiz – CEP Alcalá Guadaíra IES ALONSO CANO DÚRCAL (GRANADA) MARZO 2009 ¿Para qué valen las investigaciones que allí se realizan?
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Se dió una visión divulgativa sobre el estado actual de la física de partículas: el modelo estándar. ¿Cómo simular el Big-bang? La transferencia tecnológica del CERN a la sociedad: medicina, radiofármacos, computación, internet,…El principal objetivo era que el alumnado comprendiera y valorara la transferencia tecnológica del experimento más ambicioso jamás realizado en el campo de la física, el LHC (CERN).
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¿QUÉ ESELCERN?
Centro de Profesores Alcalá de Guadaíra
CurroMartínezRuiz– CEPAlcalá Guadaíra
IESALONSOCANO
DÚRCAL(GRANADA)MARZO2009
¿Paraqué valenlasinvestigacionesqueallí serealizan?
¿Dequé está hecho nuestro universo?
¿Dedónde viene?
¿Por qué secomporta como lohace?
Notenemostodaslasrespuestasaesaspreguntas,peroenlosúltimosañoshemosdescubiertounagrancantidaddeinformaciónsobreelUniversoquenosrodea
CERN,elLaboratorioEuropeodeFísicadePartículas
El CERN continúa con la tradición de observar nuestro mundo y tratar de entenderlo
E = mc2
PrincipiosdelS.XX Electronesresponsablesdelcomportamientodelamateria
PROPIEDADESCARGA
SPIN
ENLACIENCIASECLASIFICANLASCOSAS
ANIMACIÓN
ElModeloEstándardeFísicadePartículas:losbloquesfundamentalesdeledificiodeluniverso
6quarksy6leptones
1ª Familia
2ª Familia
3ª Familia
PARTÍCULAS“PORTADORASDELAFUERZA”Haycuatrofuerzasconocidas(ointeracciones),cadaunamediada porunapartículafundamental,conocidacomopartículaintermediariaoportadora.
Interaccióngravitatoria
Interacciónelectromagnética
Interacciónfuerte
Interaccióndébil
fotón
gravitón ???
8x gluón
Z0 W+ W‐
+elbosón Higgs??? lapartículadeDios
¿QUÉ MANTIENELIGADOALASPARTÍCULAS?INTERACCIÓNELECTROMAGNÉTICA
LAINTERACCIÓNNUCLEARFUERTE
100vecesmásintensaquelaelectromagnética
LAINTERACCIÓNNUCLEARDÉBIL
LAINTERACCIÓNGRAVITATORIA
INTERCAMBIODEPARTÍCULASPORTADORASDELAINTERACCIÓN
Unavisiónnuevadelátomodehidrógeno
Y¿CUÁNDOHABLAMOSDELAANTIMATERIA?
AngelsandDemonsisadetectivestoryabouta secret society that wants to destroy theVatican using an antimatter bomb. In thebook,theantimatterisstolenfromCERN.
PORUNPUÑADODEANTIMATERIA
ANTIMATERIADIRAC(1928)postulalaexistenciadeunacompañeraparaelelectrón
En1931sedescubreelpositrón
Elantiprotónyelantineutrónnofuerondescubiertoshasta1954
p p
e+ e-
E=mc2
Electrones ypositrones seaniquilan para producirrayos γ (energía)
Anderson(1932)descubre elpositronpredicho por Dirac
¿CÓMOSETRABAJAENFÍSICADEPARTÍCULAS?
ACELERADORES DETECTORES
¿Elchoquehaliberadoalgunaspiezasdelinteriordelelectrónyelpositrón?
Lamasacalculadadecualquierade laspartículasresultantes ¡esmayor (o igual, pues algunasson electrones) que la de laspartículasiniciales!
Sí laenergíaseconserva,parecequenoquedamásremedioqueaceptarquelaenergíadelaspartículaspuede“convertirseenmateria”
DetectorALEPHdelaceleradorLEP
aéroport
GenèveAtlas
CMS
Alice
LHCb
PS
1954
2000
Doshaces deprotones
Energía decolisiónProtón +protón:7+7TeV
27Kmdeimanes conuncampode8.4Tesla
Helio superfluido enfriado a1.9°KLaestructura superconductora más grande delmundo
ElLHCSEHACONSTRUIDOENELTUNELDELLEP
LABÚSQUEDADELODESCONOCIDO
¿ Porqué laspartículasfundamentalestienenmasastandiferentes?Dosde losmayores misterios por resolver son cómo obtienen las partículas masa y quérelaciónexisteentrelamasaylaenergía.BUSQUEDADELAPARTÍCULADEHIGGS.
Al principio de nuestro Universo, existían cantidades iguales de materia yantimateria.Silamateriaylaantimateriafuesenimágenesexactamentesimétricas,sehubierananiquilado,produciendoenergía.Pero,¿ porqué quedó unexcesodemateria, creando lasgalaxias,el sistema solar ‐ connuestroplaneta ‐ ynosotrosmismos ? Estudiar la diferencias ínfimas que existen entre la materia y laantimateria.
Reproducir lascondicioneseneluniverso inmediatamentedespuésdelBig‐Bangparaentenderporqué elUniversoestalcomoloconocemoshoy.¿Materiaoscura?
Bloquesfundamentalesdeconstrucción
ValoresdelamasaenGeV*muypequeña:menoresque10‐9 perodistintade0.
Materiaordinaria
Copiasidénticas(másm
asa)
Elmecanismo deHiggs:delcampoalapartícula
THEATLASDETECTOR46mdelargopor25mdealto
UnejemplodecolisiónenelLHC
THEATLASDETECTOR
Zoom
Pixeldetector
EMcalorimeter
Hadronic calorimeter
Muonspectrometer
THECMSDETECTOR
800millones decolisiones porsegundo1Bosón deHiggsespera obtenersecada 90s
THEALICEDETECTOR
Reproducir elBig‐Bang
BacktotheBigBang
Naturaleza
Aliceexperiment
BigbangTemperaturaTiempo
Sopaquarksygluones<10‐5s
Formacióndeprotonesyneutrones2x1012 K4x10‐5s
Formacióndenúcleosligeros5x108 K3min
Formacióndeátomosneutros103 K380.000años
Formaciónestrellas25K2x108años
Formacióngaláxias<25K>2x108años
Hoy2.7K13.7billonesaños
Colisiones deátomos dePb
SP
S
L
HC
Una gráfica deviaje eneltiempo
SiLeonardodaVincihubieradibujadoelLHC…
LATRANSFERENCIATECNOLÓGICA(spinoffs)
Incorporaciónanuestravidadiaria:•Electrónica•Procesamientoindustrialymédicodelaimagen•Manejoyusodelaradiación•Metrologíaynuevosmateriales•Tecnologíasdelacomputaciónylainformación•…
CienciasBiomédicas:Positron EmisiónTomography (PET)
PacienteenseguimientoporcarcinomadepróstataestudiadoconPET/TACcon18F‐FDGy11C‐mitionina.Conambosradiofármacos seobservaunalesiónóseaenlacretailiacayunganglioperirectal.
CRYSTALCLEARPbWO4
CienciasBiomédicas:hadronterapia ybraquiterapia
Uso de protones, neutrones ypartículas pesadas en radioterapia:suprincipalatractivoes la formaenqueliberansuenergíaeneltumorypenetración proporcional a suenergía.Antiproton Cell Experiment.
La braquiterapia es un tratamiento porradiaciónqueseaplicadentrodelpaciente, lomás cercaposibledel cáncer. La radiación seadministra dentro del cuerpo con isótoposradioactivos que se introducen dentro dedispositivosdeadministracióncomoalambres,semillas o varillas. Estos dispositivos sedenominanimplantes.
Neutron Driven Element TransmuterProducciónderadioisótoposdealtaactividadycortavidamedia188Rey166Ho
Tecnologíasdelacomputaciónylainformación
CERN,…where the web was born http://
THEGRID
Tier‐030%computacióncon30000CPUs
¡Muchasgraciasatodos!
