lafex/cbpf
O EXPERIMENTO DZERO:
FÍSICA E TECNOLOGIAS
ROTEIRO:
I- O QUE É O EXPERIMENTO
DZERO?
II- FÍSICA NO DZERO
III- COM QUAL INSTRUMENTAÇÃO O DZERO TRABALHA?
IV- APERFEIÇOAMENTO DO
DETETOR.
V- CONTRIBUIÇÕES DO LAFEX
VI- TECNOLOGIAS ASSOCIADAS
Alberto Santoro - LAFEX/CBPF OUTUBRO1995
IFT
1
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
I - O QUE É O EXPERIMENTO DZERO
A) PORQUE FAZER FÍSICA NO COLISOR
TEVATRON DO FERMILAB?
B) ONDE FICA O EXPERIMENTO?
C) O COLISOR TEVATRON
D) MEMBROS DA COLABORAÇĂO
A) PORQUE FAZER FÍSICA NO COLISOR
TEVATRON DO FERMILAB?
A Razăo pela Qual se faz um Colisor como o Tevatron,
está nas possibilidades de se estudar fenômenos as mais
Altas Energias, de forma Sistemática e contínua.
2
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
As Fronteiras das energias estudadas
foram avançadas de V s = 630 GeV
(Energia do Colisor SppS do CERN) para
V s = 1.8 TeV com o Advento do
Tevatron em 1985!
Com estas Energias foi possivel estudar e
continuar estudando vários fenômenos e
Descobrir o Top.
Nos permite avançar na Sondagem da
Matéria, no sentido da compreensăo do
Microcosmos.
3
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
Vem agora dois slides.
B) ONDE FICA O
EXPERIMENTO?
C) O COLISOR TEVATRON
D) MEMBROS DA COLABORAÇĂO
4
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
II - A FÍSICA NO DZERO
A) TÓPICOS DO PROGRAMA DE
FÍSICA DO DZERO.
B) O TOP: SUMÁRIO DE RESULTADOS
C) B-SEÇŐES DE CHOQUE
D) MEMBROS DA COLABORAÇĂO
5
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
A) TÓPICOS DO PROGRAMA DE FÍSICA
DO DZERO
O Detector Dzero foi Projetado visando
alguns Tópicos de Física e para isto:
Otimizou o Detector para obter os resultados
desejados tais como:
Excelente identificaçăo e medida de e- e
µ
Boas medidas de jatos a grande Pt com
Calorimetria altamente segmentada, consequentemente com boa resoluçăo.
Um bom controle das medidas de Et dando
sentido a presença de neutrinos e outras particulas
(que năo interagem com a matéria).
6
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
Com este receituário e caracteristicas
Tem sido possivel o estudo de Estados
com Massas Elevadas e Fenômenos
a Grandes e Pequenos Pt .
E Mais ainda,
A Procura do Quark TOP
Estudos de Precisão dos bosons W
e Z com testes do Modelo Padrão.
Estudos de QCD Perturbativa.
A Física dos Hadrons de Quark b.
Pesquisas sobre novos fenômenos,
além do Modelo Padrão.
7
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
Há muitos grupos no Dzero,
Organizados por Temas de Física por Livre
Escolha. ALGUNS TÓPICOS ESPECIFICOS:
1) TOP QUARK
Descoberto Recentemente no Tevatron em dois experimentos: CDF e D0
lafex/cbpf
2) HIGGS
Particula (Hipotética) com Massa,
de Spin nulo. Sua Existęncia está ligada ao Mecanismo de Quebra Expontânea de Simetria Electrofraca. Proposta pelo físico Higgs.
Quebra Expontânea de Simetria
Unificação das Interações Electrofracas
8
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
The D0 Detector
lafex/cbpf
3) LEPTQUARKS
Leptoquarks săo particulas (Hipotéticas) pontuais que carregam números quânticos de Le,ptons e Quarks.
Seriam produzidos aos pares e um algoritmo para observaçăo de uma primeira
geraçăo é proposto como:
2 electrons + 2 jatos
e
1 electron + 2 jatos + Et
4) MEDIDAS DE PRECISĂO DAS
MASSAS DE W e Z
Condiciona a melhora de várias
outras medidas indiretas.
9
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
5) JATOS (Física das Int. Fortes)
Parametrizaçăo e Definiçăo de um
Jato usando o algoritmo do cone
2
2
R
0. 5
6) B-PHYSICS
Inúmeros assuntos. Por enquanto
Sómente Seçőes de Choque Inclusivas em
um amplo espectro de rapidez, aproveitando a abertura angular do Detetor.
Com o upgrade, Serăo abertas grandes oportunidades!
7) QCD -PERTURBATIVA
Comparaçőes e Estimativas com
ordens mais altas.
8) NOVAS PARTICULAS
Charginos ,Neutralinos e outros
(H)inos.
10
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
B) O TOP - Sumário dos Resultados.
O Quark Top é um dos 6 Quarks
preditos pelo Modelo Padrăo. Vejamos
o Quadro.
C) SEÇŐES DE CHOQUE
11
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
III- COM QUAL INSTRUMENTAÇĂO O DZERO TRABALHA?
Toda Instrumentação é feita
pensando na Física que desejamos
fazer.
Uma vez definido um Programa
de Física, fica mais fácil procurar
criar uma instrumentação capaz de
realizar o prgrama traçado e até mesmo ir alem dele.
A) Detetor Total
B) Vistas Parciais do Detetor
C) Central
D) Calorimetros
12
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
Calorimetros EM + HD --->Medidas de
Energia de e e muon
Camaras de Arrasto --->Reconstituiçăo de
trajetorias de particulas
TRD ----> Identificaçăo de Electrons
Toroides + PDT ---> Medidas de Momentos dos Muons.
13
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
IV- APERFEIÇOAMENTO DO
DETETOR.
O Programa de Melhoramento
do Detector D0 vai se fazer em
várias direções. Vamos fazer um
sumário dessa nova fase.
A Luminosidade do Tevatron
vai evoluir como:
2
1
Energia L (cm s ) t ( s )
Run-Ib
0.9 TeV
~1031
3.5
Main Injector 1. TeV
~1032
132.
A Maior Mudança será realizada no Detetor
Central de Traço, em parte devido a sua Deterioração pela radiação recebida.
14
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
O Novo Detetor será um SVX -Silicon
Vertex Detector- rodeado de 4 supercamadas de um detetor de traço de Fibras
Cintilantes.
Estes detetores ficarăo imersos em
um Solenoide Supercondutor que produzirá um Campo Magnético de 2 Tesla.
Vejamos ligeiramente, algumas dessas
mudanças no Detetor:
1) Solenoid Magnet
Produzirá um Campo de 2 Tesla ao
longo de 2 m. de comprimento. Alimentado
a Helio Liquido para sua refrigeração, estoca
uma energia de 5 MJ (CDF=30MJ). Duas camadas e 60 cm de raio.
15
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
2. SILICON VERTEX DETECTOR
Constituido de 7 “Barrilecos” na direção do eixo dos z.
4 Camadas de “Barrilecos”
Duas com Single-Sided microstrips.
Duas com Double-Sided Microstrips.
Melhorará a identificação de electrons
e rejeição e/π compensando a perda do TRD
Vejamos figura.
16
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
3. Scintillating Fiber Tracker
Rodeia o SVX. Cobre a região
Central em pseudorapidity
O FVT serve a duas Funções:
a. Juntamente com o SVX reconstruirá traços, participa das medidas de Momenta para Particulas carregadas dentro de
η = +- 1.7
b. Participará do trigger nivel 1.
4. Tracking Eletronics
Na parte da Leitura de sinais,
os detetores como SVX e outros terão
novos Chips para aceitar dados a cada
132 µs.
17
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
5. Preshower Detector
Tomará parte na identificação dos eletrons. Antecede o calorimetro como
mostra a figura. São diversas camadas
de fitas de cintilador com um absorvedor
de chumbo colocado antes do detetor.
6. Muon System
Essencialmente a troca da Electronica,
e dos detetores das extremidades (EF(End Cap
Ferrum)) por outros detetores.
7. Trigger System
Com as Mudanças acima é natural que
o Trigger seja totalmente diferente.
8. Data Acquisition and Computing
Aqui tambem será totalmente diferente.
farm de aprox. 20.000 MIPS
Espera-se 250 Milhoes de eventos por ano i.e.
3 Tb de Disco Residente + 160 Tb de taperesidente. para estocagem de dados.
18
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
V - CONTRIBUIÇŐES DO LAFEX
Contribuição Brasileira
Colaboração Regional:
LAFEX-CBPF/UERJ/UFRJ/CEFET
FÍSICA: do Bottom --- em consequência:
Eletrônica do Trigger de Muons: Projeto,
Execução, manutenção e melhoras.
SOFTWARE: Unix para Reconstrução e
Análise.
Participação integral na Tomada de Dados.
Participação integral na Análise.
Responsabilidade por Vários Projetos p/RunII
No “upgrade” :
Projeto e protótipo do SVX/FVX
hardware e Software. Simulação
do sistema e da física. Projeto
entregue para realização no Brasil do Hardware Final usando Indústria brasileira.
19
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
GRUPO DO LAFEX NO D0
G.Alves, W.Carvalho,J.Costa,G.Lima,A.Maciel,
J.Mello,M.Mendes,J.Miranda,M.Miranda,
L.Moreira,H.Motta,M.Nicola,V.Oguri,
A.Santoro,A.Sznajder,M.Souza,M.Vaz.
*****************************************
Físicos: G.Alves, W.Carvalho,G.Lima,
A.K.Maciel,J.T.Mello,J.Miranda,
H.Motta,M.Nicola,V.Oguri,
A.Santoro,A.Sznajder,M.Souza.
Engenheiros:
J.Costa,M.Mendes,M.Miranda,
L.Moreira,M.Vaz.
Teses em preparação:
*V. Oguri -Produção Inclusiva de Bottom nas colisões
pp a V s= 1.8 Tev.
*G.Lima -Estudo da Secao de Choque de produção inclusiva de muons a baixos angulos em colisões pp
a Vs =1.8 Tev
=============Run1B=====================
*W.Carvalho -dsigma/dy for Inclusive b-Production
and G(x)
*M.Nicola -Heavy Flavour Fragmentation Studies.
*A.Sznajder - Heavy Flavours in Jets.
20
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
VI -TECNOLOGIAS ASSOCIADAS
Há muitas formas de abordar o tema.
Tentaremos dar primeiro uma visăo
Global e em seguida particularizar
nosso caso no D0.
Em primeiro lugar porque inventar
novas tecnologias? EM NOSSO CASO
Físicos de Altas Energias?
Nós trabalhamos com parâmetros de
fronteira:
ESPAÇOS -- 10-15m -----10-18 m.
TEMPOS -- 10-12seg -----10-23 seg
VELOCIDADES -v=c=300.000Km/s
ESTOCAGEM Centenas de TB
21
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
Para enfrentar o Trabalho nestas Regiőes
Físicas é que inventamos Aceleradores de
Particulas
lafex/cbpf
Estes aceleradores por sua vez văo permitir
a criaçăo de Chips, Microeletrônica, etc. Săo estes
componentes que văo permitir a criaçăo dos
Supercomputadores.
Os computadores por sua vez văo
ajudar a melhorar os aceleradores.
Entăo,...”Nós”os “curiosos”inventamos o
Acelerador e o detetor para entender
o que acontece no interior da matéria.
Dessa Observaçăo inferem-se LEIS
FISICAS, assim como se infere SIMETRIAS e
LEIS DE CONSERVAÇĂO ao olharmos o
Mundo Macroscópico, uma flôr,o Espelho, o céu,
... MAS será somente isto?
Outros “Curiosos”mostram que năo pára aí! Vamos
entăo dar uma olhada e ver o que é possivel fazer
com esse instrumental!!
22
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
Há hôje uma enorme lista de setores nos
quais nossa instrumentaçăo vai se tornando indispensável.
Em MEDICINA: Tratamento de Cancer
Isotopos
Angiografia
Material Reciclável
Em ENERGIA : Magnetos Supercondutores
Futuros Sistemas NoBreaks
MICROELETRONICA
ECOLOGIA
CONSERVAÇĂO DE ALIMENTOS
GEOLOGIA
SEGURANÇA
TRANSPORTE
...............................
.......................................
23
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995
lafex/cbpf
QUASE 7000 MÁQUINAS
INSTALADAS POR TÉCNICOS
E CIENTISTAS FORMADOS PELO
PROGRAMA DE FÍSICA DE ALTAS
ENERGIAS.
SEM ESTE PROGRAMA
TERIA HAVIDO ESTE DESENVOLVIMENTO DIRETAMENTE EM
BENEFICIO DO HOMEM?
24
Alberto Santoro- LAFEX/CBPF- 1995