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