28 augustus 2012, Introductiecollege 1e jaars studenten UvA. Het Higgs boson. Ivo van Vulpen (UvA/Nikhef)

Vergelijkbare documenten
Week-end van de wetenschap, Groningen, 6 oktober 2013 Ivo van Vulpen

De ontdekking van het Higgs boson. Ivo van Vulpen

Zoektocht naar de elementaire bouwstenen van de natuur

De large hadron collider: Hoe zien de eerste botsingen eruit? Ivo van Vulpen

Higgs en de Kosmos Niels Tuning (Nikhef) 31 oktober 2013

Higgs en de Kosmos Niels Tuning (Nikhef) Hoorn, 15 april 2014

De zoektocht naar het Higgs boson. Ivo van Vulpen

De magische wereld van het allerkleinste - gedeelde dromen & innovatie -

LHCb Wat doen wij? Niels Tuning voor ET - 8 januari 2013

Zoektocht naar de elementaire bouwstenen van de natuur. Resultaten uit 1 e jaar van de LHC. Ivo van Vulpen

De Large Hadron Collider 2.0. Wouter Verkerke (NIKHEF)

Zoektocht naar het Higgs deeltje. De Large Hadron Collider in actie. Stan Bentvelsen

Het Standaardmodel. HOVO college Teylers 20 maart 2012 K.J.F.Gaemers

ATLAS: Detector & Fysica. Robin van der Leeuw

Wetenschappelijke Nascholing Deel 1: Van de alchemisten tot het Higgs-deeltje

Nieuwe resultaten van de zoektocht naar het Higgs deeltje in ATLAS

De bouwstenen van het heelal Aart Heijboer

In Pursuit of Lepton Flavour Violation. A search for the τ -> μγγ decay with ATLAS at s = 8 TeV. I. Angelozzi

Materie bouwstenen van het heelal FEW 2009

Higgs-deeltje. Peter Renaud Heideheeren. Inhoud

Symmetie en Symmetrie. in het Standaard Model

CERN, de LHC en Het Heelal. Aart Heijboer (CERN)

Het Quantum Universum. Cygnus Gymnasium

EEN ONTDEKKINGSREIS NAAR HET ALLERKLEINSTE EN ALLERGROOTSTE

Wereld van het allergrootste

Sterren kijken op de bodem van de zee Aart Heijboer

Majorana Neutrino s en Donkere Materie

Massahysterie over het massamysterie. dr. Frank Filthaut Radboud Universiteit Nijmegen & Nikhef

Large Hadron Collider. Werkbladen. HiSPARC. 1 Inleiding. 2 Voorkennis. 3 Opgaven atoombouw. C.G.N. van Veen

Werkstuk Natuurkunde Het Higgsboson

Het Higgs-deeltje ontdekt. En wat dan?

Deeltjes in Airshowers. N.G. Schultheiss

Nikhef Workshop. 3de-jaars bachelor NIKHEF/UvA. docenten: Dr. Ivo van Vulpen Dr. Auke-Pieter Colijn

Wetenschappelijke Nascholing Deel 3: En wat met de overige 96%?

Op zoek naar nieuwe deeltjes met de LHC deeltjesversneller

Elementaire Deeltjesfysica

Spinning the Higgs. Spin and Parity Measurement of the Discovered Higgs-Like Boson in the H WW lνlν Decay Mode R.Z. Aben

Van atoom tot kosmos

Deeltjesfysica in vogelvlucht. Frank Filthaut Radboud Universiteit Nijmegen / Nikhef

Quantummechanica en Relativiteitsleer bij kosmische straling

Het mysterie van massa massa, ruimte en tijd

Large Hadron Collider. Uitwerkingen. HiSPARC. 1 Inleiding. 2 Voorkennis. 3 Opgaven atoombouw. C.G.N. van Veen

Probus Aalsmeer 20 mei Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Deeltjes en velden. HOVO Cursus. Jo van den Brand 26 september

Probus 23 apr Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

HET PROJECT LARGE HADRON COLLIDER

Kleinse Fles. Introductie String Zoologie Brane Worlds Zwarte Gaten

Hoogtepunten uit de Speciale Rela2viteit theorie van Einstein Stan Bentvelsen

Vorig college: Geladen leptonen: e, μ, τ Neutrino s Pionen, vreemde deeltjes Hadronen: mesonen en baryonen Quarks: u, d, s Zware quarks: c, b, t

Loesje over de de Oerknal: Eerst was er niets en toen is dat nog ontploft ook

En ik ben niet de enige, door de eeuwen heen hebben grote natuurkundigen geworsteld met het begrip massa.

Waarneming van een nieuw deeltje met massa 125 GeV

Wordt echt spannend : in 2015 want dan gaat versneller in Gevene? CERN echt aan en gaat hij draaien op zijn ontwerp specificaties.

Citation for published version (APA): Vos, K. K. (2016). Symmetry violation in weak decays [Groningen]: University of Groningen

De deeltjes die bestudeerd worden hebben relativistische snelheden, vaak zeer dicht bij de lichtsnelheid c. De interacties tussen deeltjes grijpen

OP ZOEK NAAR HET HIGGS-DEELTJE

De Broglie. N.G. Schultheiss

Het ongrijpbare Higgs-deeltje gegrepen

Massa: misschien denkt u er alleen aan als u op de weegschaal staat. Grote natuurkundigen hebben er mee geworsteld. Mensen zoals Newton, Einstein en

H2: Het standaardmodel

Next-to-Soft Factorization and Unitarity in Drell-Yan Processes D. Bonocore

Versnellers en Detectoren

Medische Toepassingen van pixel detectors. Jan Visser

Waarvan is het heelal gemaakt? Hoe is het allemaal begonnen?

De LHC deeltjesversneller: waarom en hoe?

Deeltjes binnen het standaardmodel. N.G. Schultheiss

Nederlandse samenvatting

Theory DutchBE (Belgium) De grote hadronen botsingsmachine (LHC) (10 punten)

Uit: Niks relatief. Vincent Icke Contact, 2005

Gravitatie en kosmologie

Kijk eens naar de de volgende figuren:

(a) Noem twee eigenschappen die quarks en leptonen met elkaar gemeen hebben.

Nieuwe Meer 26 okt Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Samenvatting. Geen probleem is te klein of te triviaal als je er echt iets aan kunt doen. R. Feynman

Wetenschappelijke Nascholing Deel 2: Spookdeeltjes: de mysterieuze neutrino s

Start van de Large Hadron Collider te CERN

Betekenis en Ontdekking van het Higgs-deeltje

Prof.dr. A. Achterberg, IMAPP

Aarde Onze Speciale Woonplaats

Een Lied over Bomen en Pinguïns

VERENIGDE DEELTJESINTERACTIES

Deeltjes binnen het standaardmodel

Samenvatting. Deeltjesfysica en het Standaard Model

Het elementair abc van een elementair deeltje

7. Hoofdstuk 7 : De Elektronenstructuur van Atomen

Antares: een telescoop op de bodem van de zee Aart Heijboer. April 2010, astra alteria, Putten

Elementaire Deeltjesfysica

Alfastraling bestaat uit positieve heliumkernen (2 protonen en 2 neutronen) met veel energie. Wordt gestopt door een blad papier.

Cursus deeltjesfysica

Schoolexamen Moderne Natuurkunde

Sterrenkunde Ruimte en tijd (3)

Bezoek aan CERN met Vendelinus februari Vendelinus 10/03/18

Quantum Mechanica. Peter van der Straten Universiteit Utrecht. Peter van der Straten (Atom Optics) Quantum Mechanica November 20, / 14

KERNEN & DEELTJES VWO

HOVO cursus Kosmologie

Alice en de quarkgluonsoep

MET dit hoofdstuk wil de auteur hulpvaardig een samenvatting geven voor

PGO-Leidraad Algemene NatuurWetenschappen

Donkere Materie Een groot mysterie

Transcriptie:

28 augustus 2012, Introductiecollege 1e jaars studenten UvA Het Higgs boson Ivo van Vulpen (UvA/Nikhef)

VWO examen natuurkunde 2012 Tijdens de botsing ontstaan allerhande elementaire deeltjes. Hierbij hopen de wetenschappers het Higgs-deeltje te vinden.

Wie ben ik 1991 studie natuurkunde en sterrenkunde in Utrecht Ivo van Vulpen Eigen internet-bedrijf promotie bij Nikhef in de deeltjesfysica CERN (Geneve)? Conultancy/banking Docent bij de UvA Onderzoeker bij het Nikhef 1 e jaar: inleiding programmeren 2 e jaar: deeltjesfysica Master: Higgs mechanisme

Prof. dr. Einstein dr. Van Vulpen drs. Voets

observatie als leidraad en ideeeën versus wiskunde θ m slinger ruimte en tijd het atoom De wereld zit raar (en mooi) in elkaar. Komende tijd alle kennis opnemen.

de slinger E kin = 1 2 m ( l θ ) 2 E pot = mglcos( θ) Bewegingsvergelijking? Principe van minimale actie concept θ Klassieke mechanica hoe slingert een slinger? Euler-Lagrange vergelijking? d dt L L = 0 q i q i θ + g l sin(θ) = 0 Kleine hoeken θ<<1: θ = g l θ T = 2π θ(t) = θ 0 cos( l g g l t) Alle hoeken: T = 2π l g n =0 (2n)! (2 n n!) 2 2 θ sin 2n 0 2 wikipedia Maar: wrijving, gekoppelde slingers, veer, op een draaiende schijf, smeltend blokje ijs i.p.v balletje,

Klassieke mechanica Pioneer ruimtevaartuig Curiosity marslander

Quantum mechanica waarom valt een electron niet op de kern? r v mv 2 r = e2 r 2 Middelpuntzoekende kracht atoom electromagnetische kracht v = e 2 mr Baanimpulsmoment: L = mvr = e 2 mr Niels Bohr idee L is gequantiseerd L = n n=1,2,3,4,

Quantum mechanica waarom bestaat een atoom? L = n (n =1,2,3,...) r n = n 2 2 Ze 2 m e r 1 =a 0 = 0.5 10-10 m Bohr radius atoom E n = 13.6 ev n 2 = m e e 4 2(4πε 0 ) 2 1 2 n 2 Rydberg constante Fundamenteel anders gedrag van materie op de schaal van een atoom Consequenties: naast deeltje versus golf gedrag van materie ook transistoren (computers), kernenergie, quantum computing (Kouwenhoven), etc.

Rela<viteitstheorie structuur van <jd en ruimte De snelheid van een tennisbal en een lichtstraal gezien vanuit de ogen van een bewegende waarnemer Snelheid? v = 299.792.458 [m/s] v = 20 [m/s] bal lichtstraal 20 299.792.458 Hoe verandert dit als de waarnemer zelf beweegt?

relatieve snelheid bal lichtstraal v = 299.792.458 [m/s] v = 20 [m/s] 20 299.792.458 v = 299.792.458 [m/s] v = 20 [m/s] v = -10 [m/s] 30 299.792.458 v = 299.792.458 [m/s] v = 20 [m/s] v = +10 [m/s] 10 299.792.458 Albert Einstein Idee (en observatie) de snelheid van het licht is constant voor elke waarnemer Consequenties: Ruimte en tijd verbonden, gelijktijdigheid niet uniek gedefiniëerd, Speciale/algemene relativiteitstheorie: tijd langzamer in een gravitatieveld. TomTom

Deeltjesfysica 10-15 m atoom kern De atoomkern en kleiner een totaal nieuwe wereld

De stand van zaken op 28 augustus 2012 http:// pdg.lbl.gov

De elementaire deeltjes up down up up Proton down elektron + 4 natuurkrachten up down down Neutron

Wat kan je maken met deze 3 bouwstenen? periodiek systeem van Mendeleev Alles! Alles wat we nodig hebben! Edward Witten

bouwstenen van proton/neutron Deeltjes Krachten Quarks 1) Electromagnetisme 2) Zwakke kernkracht Leptons 3) Sterke kernkracht elektron muon neutrino Beschrijft alle fenomenen tot 10-19 m

Paar kleine puntjes open: Hoe krijgen deeltjes massa? Waar is donkere materie van gemaakt? Waar is alle anti-materie gebleven? Volume van het heelal: (on)eindig? (Hoe) is de tijd begonnen? Waarom is elektrische lading gequantiseerd? Oplossing energievraagstukken Materiaaleigenschappen, quantumcomputing, Good Will Hunting

Bewegingsvergelijking van elementaire deeltjes Standaard Model Lagrangiaan Bladmuziek (J.S. Bach) bladmuziek

Het Higgs mechanisme De theorie: Massaloze kracht(deeltjes) in een lokale ijkinvariante theorie Comes at a price: extra scalar par8cle SU(2) The L U(1) Higgs Y SU(3) boson C De werkelijkheid: Massieve deeltjes en krachtdeeltjes

(In)famous Higgs boson Het Higgs boson Paris Hilton Beroemd en constant in het nieuws maar zijn ze belangrijk?

Het Higgs mechanisme De theorie: De werkelijkheid: Massaloze kracht(deeltjes) Comes at a price: extra scalar in een lokale ijkinvariante theorie par8cle Massieve deeltjes en krachtdeeltjes SU(2) U(1) SU(3)C TL he Higgs Y boson idee Er is een manier om deze 2 werelden te combineren. Dan moet er ook Higgs boson zijn - September 1964 -

Het Amsterdam Science Park is meer dan alleen de UvA cwi Amolf Nikhef AUC FNWI FNWI Nikhef = Nationaal Instituut voor Subatomaire fysica 1e jaar: Stan Bentvelsen, Auke-Pieter Colijn, Ivo van Vulpen, Marcel Vreeswijk later: andere vakken en bachelor en master projecten

Deeltjesfysica 10-15 m atoom kern Hoe bekijk je dingen op deze afstanden eigenlijk?

Kijken zonder je ogen te gebruiken

1] Kijken met licht Licht verstrooit aan objecten die groter zijn dan zijn golflengte Met je oog kan je niks zien dat kleiner is dan 10-6 m IR 10-6 m UV

1] Kijken met licht Licht verstrooit aan objecten die groter zijn dan zijn golflengte. IR UV Röntgen 10-6 m 10-11 m Energie 2] Kijken met deeltjes Quantummechanica: deeltjes zijn golven microscoop voor zeer kleine afstanden: - klein: elektronen microscoop - kleinst: protonen micsoscoop De Broglie:

onbekend voorwerp achter een gordijn en 100 kogeltjes bovenaanzicht? Hoe ketsen de kogels af?

Situatie 1?? Situatie 2??

Situatie 1? Situatie 2?

Het zichtbaar maken van (niet-)afgeketste deeltjes Röntgen foto Het atoom, Rutherford scattering 6 MeV alfa deeltje: zeer korte golf Hypothese: dit bleek te kloppen

Rode bloedlichaampjes Mier 300 µm Borstkanker cel Microelectronisch systeem 80 µm

Situatie 3 Quantum-model en kernkrachten?? Je kan ook nieuwe deeltjes maken Kijken naar sub-atomaire structuren: 1) Kleine kogels maken: Deeltjesversneller 2) Berekenen wat je verwacht voor een hypothese: Theorie 3) Afgeketste deeltjes kunnen bekijken: Detector

De grootste microscoop op aarde de Large Hadron Collider (LHC) op CERN bij Genève

De Large hadron collider LHCb ATLAS CMS Alice

onze objecten en kogels: botsend protonen ons fototoestel bundel 1 bundel 2 40 miljoen botsingen per seconde Helaas maar 200 Hz bewaren Paleis op de dam

µ + µ -

Hoe bewijs je dat er een Z-deeltje bestaat? Afwijking van de voorspelling in een model zonder Higgs boson muon 2-muonen gezien in de ATLAS detector proton Z-deeltje? proton muon

2-muon invariante massa gewoon : geen structuur Z-boson: voornamelijk op 1 plek Number Aantal of kandidaten candidates gewoon Z-boson 2-muon invariante di-muon massa 2-muon invariante di-muon massa (GeV)

De massa van het Higgs boson Vingerafdruk: - piekje in 2 fotonen (redelijk makkelijk te zien) - piekje in 4 muonen (redelijk lastig te zien) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Higgs boson mass (GeV) W/Z boson Goud atoom Alfa deeltje

Computersimulaties: 1) Er is geen Higgs boson # events 2-foton massa - geen structuur - 10.000 botsingen Geen structuur 100 110 120 130 140 150 160 2-foton mass (GeV) 2) Extra Higgs boson - piekje - 40 extra botsingen # events 2-foton massa Peak Piekje 2-foton mass (GeV)

De resultaten van het ATLAS experiment - juli 2012 - Higgs 2 fotonen Yes, een piekje!!! Zien we ook aanwijzingen in botsingen waar 4 muon deeltjes gemaakt zijn?

Higgs ZZ 4µ candidate

De resultaten van het ATLAS experiment - juli 2012 - Higgs 2 fotonen Higgs 4 leptonen De kans dat je toevallig zo n excess krijgt in beide distributies als er niks nieuws zou zijn is ongeveer 1 op de miljard we hebben iets nieuws ontdekt!

Verwondering over de natuur: Hoe krijgen deeltjes massa Waar is donkere materie van gemaakt? Waar is alle anti-materie gebleven? Volume van het heelal: (on)eindig? (Hoe) is de tijd begonnen? Waarom is elektrische lading gequantiseerd? Oplossing energievraagstukken Materiaaleigenschappen, quantumcomputing, Heel veel plezier met alle natuur- en wiskunde de komende tijd Ivo.van.Vulpen@nikhef.nl