11 februari 2012

Artikelen Reacties

Je bent hier: Home / Archief voor Tevatron

Vrijdag gaat de Tevatron deeltjesversneller voorgoed dicht

28 september 2011 Door Reageer

De Tevatron deeltjesversneller

Komende vrijdag – 30 september 2011 – zal de befaamde deeltjesversneller Tevatron van het Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) in Batavia, Illinois, door bezuinigingen voorgoed z’n deuren sluiten. Daarmee komt er een einde aan een wetenschappelijk instrument, dat tientallen jaren de grootste in zijn soort ter wereld was en waar vele natuurkundige waarnemingen mee zijn gedaan. Pas met de komst en ingebruikname van de Large Hadron Collider (LHC) in Genève moest de Tevatron z’n meerdere erkennen. De Tevatron ring is een 6,28 km lange deeltjesversneller, waarin vanaf 13 februari 1985 protonen en antiprotonen1 worden versneld tot bijna de lichtsnelheid. Op twee verschillende plekken – bij de 5000 ton zware D0 (‘D Zero’) en CDF detectoren – botsen die deeltjes bij elkaar en dat levert nieuwe deeltjes op. In 1995 ontdekte men op deze manier met de Tevatron het top quark, het zwaardere broertje van de op- en neer-quark, waaruit protonen en neutronen bestaan. De laatste twee jaar hoopte men om bij de botsingen een glimp op te vangen van het Higgs boson en van supersymmetrie, maar helaas pindakaas, dat resultaat bleef uit. Ook waren er nogal eens tegenstrijdige berichten uit het D0- en CDF-kamp, zoals het geval was bij de ‘Wjj-hobbel’, die wel door het CDF, maar niet door Do werd waargenomen. Wat het Higgs boson betreft – waarvan de verwachting is dat deze in het annus mirabilis 2012 door de LHC zal worden gedetecteerd – heeft het Tevatron wel het massabereik ervan kunnen verfijnen. De botsingen van de protonen en antiprotonen in de Tevatron hebben geleid tot maar liefst 937 wetenschappelijke publicaties. Na vrijdag zijn alle ogen alleen op de LHC gericht en mag deze het ‘grote werk’ – de speurtocht naar het Higgs boson en supersymmetrie – verder afmaken. :bron: Bron: Science.

Noot:
  1. In de LHC knallen ze alleen protonen tegen elkaar, geen antiprotonen. [↩]
Onderwerp: elementaire deeltjes Tags: , , , ,

Over schuren en deeltjesversnellers gesproken

19 juni 2011 Door Reageer

De LHC heeft 1/femtobarn bereikt!

Bij deeltjesversnellers zoals de Amerikaanse Tevatron van het Fermilab en de Europese Large Hadron Collider (LHC) van CERN knallen ze met grote snelheid deeltjes tegen elkaar. Bij de Tevatron laten ze protonen tegen antiprotonen botsen, bij de LHC protonen tegen protonen, miljarden per seconde en dat uren, dagen, weken, zelfs maanden achter elkaar. Hoe meer deeltjes, hoe meer botsingen, des te meer data ze hebben. Als maat voor de data gebruiken natuurkundigen de Engelse term ‘barn’, in het Nederlands schuur. Oorsprong ervan lijkt te liggen bij de beroemde natuurkundige Enrico Fermi, die ooit riep dat een atoomkern zo groot als een schuur is, bij wijze van spreken dan. Ieder deeltje heeft een zogenaamde cross-section, een kleine omtrek waarbinnen het kan reageren met een ander deeltje. Hoe groter de cross-section – weergegeven in barn – des te meer kans dat het reageert op andere deeltjes. Eén barn is 10-28 m2. Natuurkundigen rekenen vooral in femtobarn, 1 fb=10-43 m2. De hoeveelheid botsingen die de deeltjesversnellers kunnen produceren noemen ze de luminosity en de eenheid daarvan is de omgekeerde femtobarn. De Tevatron heeft de afgelopen tien jaren 10/fb weten op te hoesten, de LHC heeft afgelopen jaar 1/fb geproduceerd (zie de afbeelding). De Tevatron heeft op dit moment dus een grote voorsprong, maar op 30 september a.s. stoppen de botsingen en moet de Tevatron letterlijk z’n deuren sluiten vanwege bezuinigingen. De LHC is veel krachtiger en is bezig snel z’n achterstand in te halen. Aan de Tevatron zijn meerdere detectoren verbonden, zoals de CDF en D0. Onlangs kwam op twee manieren aan het licht dat deze detectoren de data op verschillende wijze interpreteren: CDF zag onlangs een hobbel in de data bij 145 GeV, terwijl D0 deze niet zag. Ook bleek het CDF een verschil te zien tussen de massa van een topquark en anti-topquark, terwijl Do dat verschil niet zag. Hoe die verschillen te verklaren zijn weet men nog niet. We horen er vast nog meer over. :bron: Bron: Cosmic Variance + Vixra.

Onderwerp: elementaire deeltjes Tags: , , , ,

LHC en D0: geen spoor van zwarte gaten én Wjj hobbels te zien

12 juni 2011 Door 5 Reacties


Deeltjesversnellers kan je op twee manieren bekijken: als wetenschappelijke instrumenten die bedoeld zijn om meer te weten te komen over de manier waarop de natuur in elkaar zit en als lugubere apparaten die het risico lopen om de aarde naar z’n mallemoer te helpen. De eerste manier levert inzichten op zoals de recente vondst met de CDF detector van de Tevatron deeltjesversneller dat er bij een energie van 145 GeV iets vreemds is opgedoken, een zogenaamde Wjj hobbel, mogelijk wijzend op ‘nieuwe natuurkunde’ – natuurkunde voorbij het gangbare Standaard Model. De tweede manier levert een rechtzaak op, zoals de heren Luis Sancho en Walter Wagner uit Hawaï die ooit hebben aangespand tegen CERN, omdat ze bang waren dat de Large Hadron Collider – ‘s werelds grootste deeltjesversneller – zwarte gaten zou produceren, die in korte tijd de aarde zouden verzwelgen. Over beide manieren heb ik nieuws. Het eerste nieuwsfeit is dat een ander instrument verbonden aan de Tevatron, de D0- of DZERO-detector, ook gezocht heeft naar die hobbel bij 145 GeV en NIETS heeft gevonden:

Oeps, da’s wel vreemd. Eén deeltjesversneller, twee miljoenen dollars kostende detectoren, twee verschillende uitkomsten. Daar zullen we vast nog meer over horen. Dan de tweede manier, de Armageddon-visie op deeltjesversnellers. Sancho en Wagner kunnen met een gerust hart gaan slapen, want onderzoek met de LHC tot een botsingsenergie van 7 TeV tussen protonenbundels laat zien dat er van alles wordt geproduceerd, behalve allesverslindende  mini-zwarte gaten. Kortom, deze hobbel is genomen, nou die eerste hobbel nog. :bron: Bron: voor de Wjj Hobbel is dat Quantum Diaries Survivor en voor de zwarte gaten is dat The Reference Frame. Kees, de laatste bron is die Tsjechische die ik vrijdag noemde. Opnemen in je lijstje! :-)

Onderwerp: elementaire deeltjes, zwarte gaten Tags: , , , , , ,

Yep, de “Wjj hobbel” van Tevatron’s CDF is echt

2 juni 2011 Door 1 Reactie

In blauw de "Wjj hobbel" bij 7 fb-1 van CDF

Typisch weer zo’n titel waar je geen ei van kan bakken –  de “Wjj hobbel” van Tevatron’s CDF is echt. Crypotaal voor niet-natuurkundigen, dus even een korte uitleg. Begin april dit jaar werd duidelijk dat natuurkundigen, werkzaam bij de CDF-detector van de deeltjesversneller Tevatron van het Amerikaanse Fermilab, bij botsingen tussen protonen en antiprotonen bij een botsingsenergie van 145 GeV een bepaalde ‘hobbel’ of ‘resonantie’ zagen. Bij die botsingen ontstonden zowel een W boson als twee bundels (‘jets’) van quarks, vandaar de term Wjj. De waarnemingen van april waren gebaseerd op 4,3 inverse femtobarn, da’s een maat voor de hoeveelheid botsingen. Natuurkunde is anno nu grotendeels statistiek en dat geldt ook voor de Wjj hobbel. De standaardafwijking van de waarnemingen was in april 3,2σ,  wijzend op een signaal dat boven de ruis uitkomt en dat het onwaarschijnlijk is dat de hobbel het gevolg is van statistische effecten. Maar ‘onwaarschijnlijk’ is niet hard genoeg. Maar deze week werd bekend dat bij nieuwe metingen met de CDF – gebaseerd op 7,3 fb-1 de Wjj hobbel ook is gezien en wel met een standaardafwijking van 4,8σ! Da’s andere koek, want dat ligt tegen het officiële randje van 5σ aan. Bij 4,8σ heb je een kans van ongeveer 1 op de miljoen dat het signaal vals is. Kortom, we mogen er nu wel van uit gaan dat de hobbel echt is. Het wachten is nog op bevestiging van andere instrumenten, zoals Tevatron’s D0-instrument en CERN’s Large Hadron Collider. Interessante vraag is natuurlijk waar de hobbel op duidt. Afgelopen tijd is er vol op nagedacht over mogelijke oorzaken: een Z’ boson, een nieuwe natuurkracht Technicolor met als drager een technipion, supersymmetrie of iets met de ‘achtergrond’. Wie ‘t weet mag het zeggen. :bron: Bron: diversen, zoals New Scientist, A quantum diaries survivor en Resonaances.

Onderwerp: elementaire deeltjes Tags: , , , , ,

Hebben ze bij Fermilab een vijfde natuurkracht – Technicolor – gezien?

9 april 2011 Door 2 Reacties

Hebben ze bij Fermilab's Tevatron een vijfde natuurkracht ontdekt?

Afgelopen week werd bekendgemaakt dat ze met het CDF experiment (“Collider Detector at Fermilab”) van de Tevatron deeltjesversneller in de Verenigde Staten in de gegevens aanwijzingen hebben gevonden voor het bestaan van een nieuw elementaire deeltje, het Z’ Boson (spreek uit: Z-accent boson). Er is een kans van 1 op 1000 dat het níet om een nieuw deeltje gaat, maar om een statistische fluctuatie, welke kans de natuurkundigen 3σ (drie-sigma) noemen. Da’s niet voldoende om zeker te zijn dat het deeltje bestaat, daarvoor is 5σ nodig, d.w.z. dat die kans 1 op een miljoen moet zijn. Met de wetenschappelijke publicatie van de gegevens is tegelijk een boel speculatie ontstaan over een mogelijkheid dat het Z’ boson samenhangt met een nieuwe, vijfde natuurkracht. De meeste aandacht gaat daarbij uit dat we te maken hebben met het zogenaamde Technicolor, een natuurkracht die tientallen jaren geleden al voorspeld werd door theoretici. Technicolor zou sterk lijken op de sterke wisselwerking, één van de vier bekende natuurkrachten (zie afbeelding rechts), welke de quarks in de kerndeeltjes samenbindt. Technicolor zou alleen bij veel hogere energieën optreden én het zou elementaire deeltjes hun massa geven. Dat laatste is interessant, want dat is nou juist hetgeen van het beroemde Higgs boson verwacht wordt. Het Z’ boson is niet het Higgs boson, al wordt het wel een ‘light Higgs boson’ genoemd. In feite zou je met het Z’ boson èn Technicolor het Higgs boson helemaal niet meer nodig hebben.

Het wachten op verificatie van de waarnemingen

De vier bekende natuurkrachten

Bij de CDF experimenten worden protonen en antiprotonen tegen elkaar geknald – per seconde twee miljoen keer en dat gedurende de afgelopen acht jaren – en dat resulteerde in grafieken, waarin je het resultaat van die botsingen ziet. Telkens ontstaat bij zo’n botsing een W boson plus een paar quarks. Bij een gezamenlijke massa van 144 GeV van dat paar is een hobbel in de data te zien en die hobbel is het signaal dat er mogelijk een Z’ boson bestaat. De bedenkers van Technicolor hebben andere, exotische namen voor de krachtdragers bedacht, zoals het technirho of het technipion. Misschien dat het Z’ boson één van die deeltjes is. Afijn, genoeg theorieën dus. In het Tevatron is nog een apparaat werkzaam, genaamd D0 (D-zero), en daarmee proberen ze momenteel de CDF-waarnemingen te verifiëren. Ook aan de overkant van de grote plas, bij de grotere deeltjesversneller de Large Hadron Collider van CERN proberen ze te kijken of het Z’ boson en Technicolor echt bestaan. Dàt zou toch echt opwindend zijn, want dat zou kunnen betekenen dat er helemaal geen noodzaak is dat het Higgs boson en het daarmee samenhangende Higgs mechanisme bestaan. Wordt vervolgd! :bron: Bron: New Scientist.

Onderwerp: elementaire deeltjes Tags: , , , ,

Heeft Fermilab’s Tevatron een Z’ boson ontdekt?

6 april 2011 Door 5 Reacties

Natuurkundigen hebben in de data verkregen met de deeltjesversneller Tevatron van het Amerikaanse Fermilab een hobbel  (‘bump’) gezien en het zou wel eens kunnen zijn dat die hobbel wijst op het bestaan van een zogenaamd Z’ boson met een massa van ongeveer 144 GeV. Dat is een nieuw elementair deeltje, een variant van de reeds bekende W en Z bosonen. Ze knallen daar in het Tevatron protonen en antiprotonen tegen elkaar en het resultaat is een botsing – gemeten met het CDF instrument – waarbij W bosonen en twee ‘jets’ ontstaan, bundels van diverse deeltjes. De pas gevonden hobbel zie je in blauw in de grafiek hieronder:

Je zal wellicht zeggen ‘hé, links naast die blauwe hobbel zie ik een nog veel grotere rode piek’. Ja dat klopt, alleen wordt die rode piek door het Standaardmodel voorspeld, waarbij normale Z en W bosonen betrokken zijn. Er zijn theoretisch verschillende soorten Z’ bosonen en één daarvan zegt dat dit deeltje een soort lichte versie van het Higgs boson is. Er zijn ook modellen die zeggen dat het Z’ boson wijst op een vijfde natuurkracht, die naast de vier bestaande natuurkrachten zou bestaan. Die natuurkrachten zijn de sterke, zwakke en electromagnetische wisselwerking en de zwaartekracht. De W en Z bosonen zijn betrokken bij de zwakke wisselwerking. Het is niet zeker òf de waarnemingen met de Tevatron deeltjesversneller ook werkelijk wijzen op een nieuw deeltje of een nieuwe kracht. Voor het wetenschappelijke bewijs is een standaardafwijking van 5σ nodig (5 sigma) en dat wordt hier niet gehaald. Ze hebben 3,2σ en dat duidt op een signaal dat boven de ruis uitkomt en dat het onwaarschijnlijk is dat de hobbel het gevolg is van statistische effecten. Afijn, maar even afwachten wat de berichten komende tijd zeggen. Oh ja, er is al een pluchen knuffelversie van het Z’ boson:

:bron: Bron: onder andere Lubos Motl’s The Reference Frame.

Onderwerp: elementaire deeltjes Tags: , ,

Massa Higgs boson vermoedelijk tussen 114 en 157 GeV

14 maart 2011 Door 2 Reacties

Natuurkundigen hebben met behulp van de twee experimenten CDF en DZero, verbonden aan de Tevatron deeltjesversneller van het Amerikaanse Fermilab, het mogelijke massabereik van de Higgs bosonen verkleind: àls deze deeltjes bestaan, hetgeen nog niet bewezen is, dan hebben ze met 95% zekerheid een massa ergens tussen 114 en 157 GeV. Ter vergelijking: 100 GeV is 107 keer de massa van een proton. Bij eerdere experimenten met dezelfde instrumenten kwam men op een bereik uit ergens tussen 114 en 185 GeV, exclusief  het stuk tussen 158 en 175 GeV. Met de laatste waarnemingen van de proton-antiprotonbotsingen in de Tevatron wordt het stuk tussen 158 en 173 GeV met een zekerheid van 95% uitgesloten en tussen 173 en 183 GeV met 90%. De bedoeling is dat de Tevatron in september dit jaar z’n deuren sluit, eh… voor zover een deeltjesversneller deuren heeft, en da’s het gevolg van bezuinigingen. De wetenschappers zijn erop gebrand om in de laatste maanden van haar bestaan met de Tevatron het statistische bewijs te leveren voor het bestaan van het Higgs boson, het theoretische deeltje dat massa zou geven aan elementaire deeltjes zoals protonen en neutronen. Aan de overkant van de Grote Plas, in het Zwitserse Genève, probeert de Europese Large Hadron Collider – dè grote concurrent van de Tevatron – precies hetzelfde. Kijken wie er wint. :bron: Bron: Fermilab Today.

Onderwerp: elementaire deeltjes Tags: ,

Vangnet rond Higgs boson wordt steeds kleiner

26 juli 2010 Door Reageer

Het lijkt erop dat het vangnet rond het beroemde Higgsdeeltje zich steeds meer sluit en dat het niet lang meer zal duren voor het bewijs is geleverd dat het deeltje dat massa geeft aan elementaire deeltjes daadwerkelijk bestaat. De analyse van 5 biljoen (da’s een vijf met twaalf nullen) botsingen tussen protonen en antiprotonen in de DZero en CDF instrumenten in de Tevatron versneller van het Amerikaanse Fermilab heeft het mogelijke massabereik van de Higgs bosonen zelf een stuk verkleind. Het was al bekend dat Higgs bosonen zelf, welke in 1964 voor het eerst voorspeld werden door de Britse natuurkundige Peter Higgs, een massa moeten hebben ergens tussen 114 en 185 GeV/c21. Maar de DZero en CDF-experimenten hebben aangetoond dat het stuk tussen 158 en 175 GeV ook uitgesloten mag worden. Het Higgs boson is het laatste deeltje van het Standaard Model van de elementaire deeltjes, dat nog niet is waargenomen. Tussen Fermilab in de VS en de CERN met z’n Large Hadron Collider in Europa is een prestigestrijd gaande wie als eerste het Higgs boson gaat ontdekken. de Tevatron is geschikt om een licht Higgsdeeltje te ontdekken, terwijl de LHC gebouwd is een zwaar exemplaar te kunnen zien. En wat laten bovenstaande resultaten zien: dat het Higgs boson een lichtgewicht is. Jammer voor Europa, leuk voor de VS. Bron: STFC.

Noot:
  1. Ter vergelijking: 100 GeV/c2 is 107 keer de massa van een proton. [↩]
Onderwerp: elementaire deeltjes Tags: , , , , , ,

Ziet D0 natuurkunde buiten het Standaard Model?

18 mei 2010 Door 2 Reacties

Resultaten van DO

In het zogenaamde D0 (DZero) experiment van Fermilab’s Tevatron deeltjesversneller hebben wetenschappers sterke aanwijzingen gevonden voor een natuurkundig verschijnsel dat niet kan worden verklaard door het Standaard Model, hét model dat de elementaire deeltjes en de krachten ertussen verklaard. Het draait in de experimenten om de vraag waarom het heelal meer materie bevat dan antimaterie. Er is meer materie dan antimaterie en da’s maar goed ook, want stop beiden bij elkaar en ze annihileren elkaar tot licht, tot losse fotonen. Dat CP-schending plaatsvindt, zoals natuurkundigen de asymmetrie tussen materie en antimaterie noemen, was al lang bekend in sommige zeldzame reacties met neutrale K-mesonen. Maar dat was nooit genoeg om het totale waargenomen verschil te verklaren. De resultaten van D0 zijn van echter een andere orde. D0 schiet protonen en antiprotonen tegen elkaar, hetgeen eerst B-mesonen en vervolgens muonen en antimuonen oplevert, een zwaar soort electronen. Je zou 50% muonen (μ) en 50% antimuonen (-μ) verwachten. Maar wat blijkt: D0 kreeg 50,5% muonen en 49,5% antimuonen, 1% verschil. Dat verschil komt door de zogenaamde neutrale B-mesonen, waar je een ‘gewone’ en een ‘antigewone’ variant van hebt. In de dierenwereld heb je van die dieren die soms mannetje en soms vrouwtje zijn en da’s met die neutrale B-mesonen ook het geval: miljarden keren per seconde oscilleren ze tussen gewoon en antigewoon. Wat blijkt nu: de neutrale B-mesonen gaan liever van antigewoon naar gewoon dan andersom. Het waargenomen effect is wel 50 keer groter dan wat het Standaard Model voorspelt (in de afbeelding: het SM-lijntje is de voorspelling, de twee plusjes zijn de waarnemingen).  De door D0 waargenomen asymmetrie heeft een standaardafwijking van maar liefst 3,2σ en da’s erg nauwkeurig. Theoretici denken dat er wellicht onbekende elementaire deeltjes of natuurkrachten zijn die verantwoordelijk zijn voor de asymmetrie. Wordt vervolgd! Bron: o.a. A Quantum Diaries Survivor.

Onderwerp: elementaire deeltjes Tags: , , , ,

Het Higgsdeeltje is tussen 115 en 150 GeV

13 februari 2010 Door 7 Reacties

Vroeger hadden we de prestigestrijd in de ruimtevaart tussen de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie: wie lanceerde als eerste een raket, wie bracht de eerste mens in de ruimte, de eerste mens op de maan, etc… Da’s allemaal oude koek en dat is maar goed ook. Maar een nieuwe prestigestrijd lijkt gaande te zijn: wie weet als eerste het Higgsdeeltje te vinden. Deelnemers aan die strijd: de Verenigde Staten (met de Tevatron van het Fermilab als ‘wapen’) en Europa (met de Large Hadron Collider van CERN). Dat Europa achterstaat in de strijd was al duidelijk door de vertragingen die de LHC heeft opgelopen. Maar nou komt meer onheilstijding deze kant uit. Gebleken is namelijk uit experimenten van CDF en DO, beiden instrumenten van het Tevatron, dat de massa van het Higgsdeeltje tussen 115 en 150 GeV moet liggen. En da’s precies binnen het bereik van de Tevatron, want die kan tot 170 GeV detecteren. Zou ook binnen het bereik van de LHC moeten vallen, maar die is nou juist gemaakt om een zwaar Higgsdeeltje te detecteren en daar heeft de natuur kennelijk lak aan. Oeps, daar zullen ze in Genève niet blij mee zijn. Bron: APS.

Onderwerp: elementaire deeltjes Tags: , ,
Volgende pagina »

Switch to our mobile site