CERN Evren & Büyük Patlama

Transkript

1 CERN Evren & Büyük Patlama Doç. Dr. Ayben Karasu Uysal KTO Karatay Üniversitesi l CERN l Hızlandırıcılar l ALICE Deneyi l Grid Page 1

2 CERN Dünyanın en büyük parçacık fiziği araştırma merkezidir. İsviçre Cenevre de bulunmaktadır yılında kurulmuştur. Page 2

3 Toplam 20 üye devleti ve binlerce çalışanı vardır /16/16 Türkiye ortak üye olarak CERN e katılmaktadır. A.Karasu Page 3

4 KTO Karatay Üniversitesi CERN- ALICE Deneyi ne Üye olan ilk ve tek Türk Üniversitesidir. Page 4

5 CERN ne yapar? Çok yüksek enerjilerde parçacık fiziği araştırmalarına olanak sağlayacak hızlandırıcılar ve bunların altyapısını hazırlar. Page 5

6 UYGULAMALAR CERN de parçacık fiziği araştırmaları için geliştirilen teknolojiler günlük hayatımızda da kullanılmaktadır. 1.- İnternet (worl wide web) CERN de geliştirilmiştir. ( 2.- Süperiletkenlik, vakum ve yeni soğutma teknikleri geliştirilmesi. 3.- Kanser tedavisi, tıbbi ve endüstriyel görüntüleme, radyasyon uygulamaları, elektronik, ölçüm aletleri, yeni malzemelerin geliştirilmesi, yiyecek saklama teknikleri, zehirli atık yönetimi teknikleri. Page 6

7 Farklı tipte hızlandırıcılar kullanır. Page 7

8 Hızlandırıcı Nedir? Parçacık hızlandırıcısı; elektron, proton gibi yüklü parçacıkları elektik alan kullanarak yüksek hızlara çıkaran ve manyetik alan kullanarak demet halinde bir arada tutan aletlerin genel adıdır. Televizyonlardaki elektron tabancaları veya x-ışını makineleri gibi düşük enerjili olanları mevcut olduğu gibi yeraltında kurulmuş ve kilometrelerce uzunlukta olan yüksek enerjilileri de vardır. A.Karasu Page 8

9 LHC (Large Hadron Collider- Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) Protonları ışık hızının % una yakın hızlarda hızlandırıp çarpıştırmak. Bu sayede evrenin başlangıcı sayılan büyük patlamanın 1 mikrosaniye sonrasındaki ortamı elde etmek ve neler olduğunu incelemek. 5/16/16 A.Karasu Page 9

10 Fizikçiler niçin böyle büyük ve pahalı makinalar inşa ederler??? Çünkü hala cevaplanmamış sorular vardır. Parçacıkların kütlesi nereden gelir? Madde nasıl oluşmuştur? Maddeyi bir arada tutan kuvvetler nelerdir? Neden daha az antimadde vardır? Page 10

11 Parçacık Çarpışmaları ve Dedektörler Parçacık çarpışmaları dedektörler tarafından izlenir. İyi bir dedektör: Parçacıkları yakalayabilmek için büyük bir kapsama alanına sahip olmalıdır. Hassas olmalıdır. Hızlı olmalıdır. Ucuz olmalıdır. A.Karasu Page 11

12 Page 12

13 LHC deki ilk çarpışmalar: 23 Kasım 2009 TPC SPD SPD cone SSD/SDD SPD barrel.. Gergin bekleyişin.. Pazartesi, 23 Kasım, ~15:30..ve çoooook çalışmanın 13 ardından.. Page 13 ALICE Control Odası

14 Çarpışmanın beklendiği gergin anlar.. ~ 16: /16/16 14 Page 14 PLC 20J. Schukraft

15 İlk çarpışma olayı ACR da gözükür ~ 16: /16/16 Page 15 PLC 20J. Schukraft

16 Rahatlama ve Coşku ALICE te çarpışma!! ~ 16:42 Free Powerpoint Templates.. ve biraz da kutlama Page 16 PLC 20J. Schukraft

17 ALICE in fizik araştırmaları çok hızlı başladı!!! 280 çarpışma olayı kaydedildi.. LHC nin çalışmaya başlamasından2 hafta sonra ilk yayın çıktı.. l Zamanlama: ð 20 yıl: ALICE i inşa etmek ð 40 dakika: İlk verinin alınması ð 1 saat: ±10% yaklaşıklıkla ilk sonuçların bulunması ð 2 gün: Yayına hazır sonuçların elde edilmesi ð ve 3 gün: ALICE üyelerinin onayı J A.Karasu Page 17

18 İlk Çarpışmalar 23 Kasım 2009-pp 0.9 TeV 5/16/16 30 Mart 2010-pp 7 TeV Free Powerpoint Templates A.Karasu 7 Kasım 2010-PbPb 2.76 TeV Page 18

19 ACORDE (cosmics) V0 scintillator centrality η : , T0 (timing) ZDC (centrality) FMD (N ch -3.4<η<5) PMD (Nγ, N ch ) Central Barrel 2 π tracking & PID Δη ± 1 ALICE Muon Spectrometer 2.5 < η < 4 Detector: Size: 16 x 26 meters 19 Weight: tons 19 Page 19

20 ALICE teki fizikçi ve mühendislerin tasarım ve analiz durumlarının gözden geçirilmesi ve iş organizasyonu için toplantılar organize edilir. Bu toplantılarda tüm dünyadan katılımcılar vardır. Genellikle video konferans yöntemi kullanılır. 5/16/16 A.Karasu 20 Page 20

21 Toplantılarda alınan önemli kararlar Teknik Tasarım Raporlarında yer alır. Bu raporlara internetten ulaşılabilir. Tim Berners-Lee nin icat ettiği ilk www server makinası. CERN Microcosm müzesinde sergilenmektedir. 5/16/16 A.Karasu 21 Page 21

22 Şimdi ne oluyor? Dedektör parçaları tüm dünyadaki üniversitelerde tasarlanır ve fabrikalarda üretilir. Her parça CERN e gelerek dedektöre yerleştirilir. Elektromanyetik Kalorimetrenin yüklenmesi. HMPID dedektörünün yerleştirilmesi. TPC dedektörü 5/16/16 Page 22

23 LHC den elde edilen veri LHC her yıl 15 petabyte tan (milyon gigabyte) data fazla veri üretmektedir. Bu 20 milyon CD lik veri demektir. Meteorolojik Balon (30 Km) LHC nin bir yıllık verisi (20 Km CD) Bu miktardaki CD uzunluğuile kuzey kutbundan güney kutbuna ulaşılabilir. Ağrı Dağı (4.0 km) Page 23

24 How is data generated by the LHC treated? LHC den elde edilen veri nasıl işlenir? LHC deki verinin analizi için çok güçlü en az bilgisayar gerekmektedir. Peki deneyler bu bilgisayar gücünü nasıl bulur? Page 24

25 LHC deki hesaplama yarışı LHC deki bilgisayar gücü dünyanın hiçbir yerinde yoktur!!! Fakat yine de yeterli değildir. Page 25

26 LHC deki hesaplama yarışı Çözüm: Grid Birbirinden ayrı çalışan bilgisayar merkezleri biraraya getirilir. Böylece dünyanın herhangi bir yerindeki parçacık fiziğiyle ilginelenen bilgisayar kaynakları tek bir süperbilgisayar gibi davranır. Page 26

27 Artık Grid in ne olduğunu biliyorsunuz Birçok bilgisayar birbirine bağlanır. Böylece karmaşık problemler kolaylıkla çözülür. Peki gerçekte bu nasıl yapılır? Page 27

28 Bilimadamları karmaşık problem ve denklemlerin çözülmesi için bilgisayara ihtiyaç duyarlar. v ρ( t + ( v ) v) = p + Τ + f Page 28

29 Daha kolay bir denklemle başlayalım: = 136 (10x9)+(5x2)+(6x6) Page 29

30 İşi parçalara bölüp analiz etmek çok daha kolaydır. Grid sistemindeki her bir bilgisayar işin farklı bölümünü inceler. Böylece işler daha hızlı sonuçlanır. Page 30

31 Peki Grid ile Web arasındaki fark nedir? Internet dünyadaki milyonlarca PC yi birbirine bağlar. CERN de icat edilen World Wide Web, interneti kullanan ve bilgisayaralar arası bilgi alışverişine olanak sağlayan bir servistir. Web gibi Grid de interneti kullanır fakat dünya üzerindeki bilgisayarların gücünün ve veri depolamasının kullanımına olanak verir. Page 31

32 Grid kimler için uygundur? Sel basması, yangın, terörist faaliyetler gibi durumlarda devletler ve uluslararası organizasyonlar Doktorlar karmaşık tıbbi görüntleridaha güçlü bilgisayarlarlakolayca analiz edip hastalardaki problemi bulabilir. İnsan genomuyla ilgili genetik uygulamalar. 5/16/16 A.Karasu Page 32 Grids for Kids January 2008

33 2013 Nobel Fizik Ödülü 5/16/16 A.Karasu Page 33

34 Özet CERN de bulunan LHC dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısıdır. CERN de evrenin başlangıcı ve maddenin yapısı ile ilgili deneyler yapılmaktadır. ALICE deneyi bu deneylerden bir tanesidir ve birçok farklı dedektör sistemi içerir. Grid LHC den elde edilen verinin analizi için geliştirilen çok yeni bir teknolojidir. Page 34

35 Özet KTO Karatay Üniversitesi CERN-ALICE Deneyi ne üye olan ilk ve tek Türk Üniversitesi dir. Başarılı Türk öğrenciler ve bilim insanları CERN e gidip oradaki çalışmalara katılabilirler. Page 35

36 Page 36 36