¿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!