Centro de Profesores
  Alcalá de Guadaíra




¿QUÉ ES	EL	CERN?	


                        ¿Para	qué valen	las	
           ...
¿De	qué está hecho nuestro universo?

                ¿De	dónde viene?

   ¿Por qué se	comporta como lo	hace?
 No	tenemos	...
El CERN continúa con la
 tradición de observar
 nuestro mundo y tratar
 de entenderlo




E = mc2
Electrones	responsables	del	
Principios	del	S.XX
                      comportamiento	de	la	materia
PROPIEDADES
CARGA
                      SPIN
EN	LA	CIENCIA	SE	CLASIFICAN	LAS	COSAS
ANIMACIÓN
El	Modelo	Estándar	de	Física	de	Partículas:	los	bloques	
fundamentales	del	edificio	del	universo
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PARTÍCULAS	“PORTADORAS	DE	LA	FUERZA”
Hay	cuatro	fuerzas	conocidas	(o	interacciones),	cada	una	mediada por	una	
partícula	f...
¿QUÉ MANTIENE	LIGADO	A	LAS	PARTÍCULAS?
INTERACCIÓN	ELECTROMAGNÉTICA




LA	INTERACCIÓN	NUCLEAR	FUERTE


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LA	INTERACCIÓN	NUCLEAR	DÉBIL




LA	INTERACCIÓN	GRAVITATORIA
INTERCAMBIO	DE	PARTÍCULAS	PORTADORAS	
DE	LA	INTERACCIÓN




    Una	visión	nueva	del
    átomo	de	hidrógeno
Y	¿CUÁNDO	HABLAMOS	DE	LA	ANTIMATERIA?


                     Angels	and	Demons	is	a	detective	story	about	
               ...
POR	UN	PUÑADO	DE	ANTIMATERIA
ANTIMATERIA
DIRAC	(1928)	postula	la	existencia	de	una	compañera	para	el	electrón

En	1931	se	descubre	el	positrón




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Electrones y	positrones se	
e+                     e - aniquilan para producir
                           rayos γ (energía...
¿CÓMO	SE	TRABAJA	EN	FÍSICA	DE	PARTÍCULAS?

  ACELERADORES                   DETECTORES
¿El	choque	ha	
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1954
2000




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Alice

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                                      t
                ...
El	LHC	SE	HA	CONSTRUIDO	EN	EL	TUNEL	DEL	LEP

Dos	haces de	protones

Energía de	colisión
Protón +	protón:
7	+	7	TeV


27	Km...
LA	BÚSQUEDA	DE	LO	DESCONOCIDO

  ¿ Por	qué las	partículas	fundamentales	tienen	masas	tan	diferentes	?	Dos	de	los	
mayores	...
Bloques	fundamentales	de	construcción
     Materia	ordinaria
Copias	idénticas	(más	masa)




                             ...
El	mecanismo de	Higgs:	del	campo	a	la	partícula
THE	ATLAS	DETECTOR
                                   46m	de	largo
                                   por	25m	de	alto




...
THE	ATLAS	DETECTOR


                     Zoom
                     Pixel	detector
                     EM	calorimeter
   ...
THE	CMS	DETECTOR




800	millones de	colisiones por
segundo
1	Bosón de	Higgs	
espera obtenerse
cada 90	s
THE	ALICE	DETECTOR




            Reproducir el	Big‐Bang
Back	to	the	Big	Bang

                                              Naturaleza



              Sopa	quarks	   Formación	d...
Una gráfica de	viaje en	el	tiempo




                                    LHC
                                    SPS
Si	Leonardo	da	Vinci	hubiera	dibujado	el	LHC…
LA	TRANSFERENCIA	TECNOLÓGICA	(spinoffs)




    Incorporación	a	nuestra	vida	diaria:
        •Electrónica
        •Procesa...
Ciencias	Biomédicas:	Positron Emisión	
Tomography (PET)




                                                              ...
Ciencias	Biomédicas:	hadronterapia y	
braquiterapia
 Uso	 de	 protones,	 neutrones	 y	
 partículas	 pesadas	 en	 radiotera...
Tecnologías	de	la	computación	y	la	información
      CERN,…where the web was born http://
                                ...
¡Muchas	gracias	a	todos!
¿Qué es el CERN? y ¿Para qué sirven las investigaciones que se realizan allí?
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¿Qué es el CERN? y ¿Para qué sirven las investigaciones que se realizan allí?

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Se dió una visión divulgativa sobre el estado actual de la física de partículas: el modelo estándar. ¿Cómo simular el Big-bang? La transferencia tecnológica del CERN a la sociedad: medicina, radiofármacos, computación, internet,…El principal objetivo era que el alumnado comprendiera y valorara la transferencia tecnológica del experimento más ambicioso jamás realizado en el campo de la física, el LHC (CERN).

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¿Qué es el CERN? y ¿Para qué sirven las investigaciones que se realizan allí?

  1. 1. Centro de Profesores Alcalá de Guadaíra ¿QUÉ ES EL CERN? ¿Para qué valen las investigaciones que allí se realizan? Curro Martínez Ruiz – CEP Alcalá Guadaíra IES ALONSO CANO DÚRCAL (GRANADA) MARZO 2009
  2. 2. ¿De qué está hecho nuestro universo? ¿De dónde viene? ¿Por qué se comporta como lo hace? No tenemos todas las respuestas a esas preguntas, pero en los últimos años hemos descubierto una gran cantidad de información sobre el Universo que nos rodea CERN, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas
  3. 3. El CERN continúa con la tradición de observar nuestro mundo y tratar de entenderlo E = mc2
  4. 4. Electrones responsables del Principios del S.XX comportamiento de la materia
  5. 5. PROPIEDADES CARGA SPIN
  6. 6. EN LA CIENCIA SE CLASIFICAN LAS COSAS
  7. 7. ANIMACIÓN
  8. 8. El Modelo Estándar de Física de Partículas: los bloques fundamentales del edificio del universo 6 quarks y 6 leptones 1ª Familia 2ª Familia 3ª Familia
  9. 9. PARTÍCULAS “PORTADORAS DE LA FUERZA” Hay cuatro fuerzas conocidas (o interacciones), cada una mediada por una partícula fundamental, conocida como partícula intermediaria o portadora. Interacción electromagnética fotón gravitón ??? Interacción gravitatoria 8 x gluón Interacción fuerte Interacción débil Z0 W+ W‐ la partícula de Dios + el bosón Higgs???
  10. 10. ¿QUÉ MANTIENE LIGADO A LAS PARTÍCULAS? INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA LA INTERACCIÓN NUCLEAR FUERTE 100 veces más intensa que la electromagnética
  11. 11. LA INTERACCIÓN NUCLEAR DÉBIL LA INTERACCIÓN GRAVITATORIA
  12. 12. INTERCAMBIO DE PARTÍCULAS PORTADORAS DE LA INTERACCIÓN Una visión nueva del átomo de hidrógeno
  13. 13. Y ¿CUÁNDO HABLAMOS DE LA ANTIMATERIA? Angels and Demons is a detective story about a secret society that wants to destroy the Vatican using an antimatter bomb. In the book, the antimatter is stolen from CERN.
  14. 14. POR UN PUÑADO DE ANTIMATERIA
  15. 15. ANTIMATERIA DIRAC (1928) postula la existencia de una compañera para el electrón En 1931 se descubre el positrón El antiprotón y el antineutrón no fueron descubiertos hasta 1954 p p
  16. 16. Electrones y positrones se e+ e - aniquilan para producir rayos γ (energía) E = mc2 Anderson (1932) descubre el positron predicho por Dirac
  17. 17. ¿CÓMO SE TRABAJA EN FÍSICA DE PARTÍCULAS? ACELERADORES DETECTORES
  18. 18. ¿El choque ha liberado algunas piezas del interior del electrón y el positrón? Detector ALEPH del acelerador LEP La masa calculada de cualquiera de las partículas resultantes ¡es mayor (o igual, pues algunas son electrones) que la de las partículas iniciales! Sí la energía se conserva, parece que no queda más remedio que aceptar que la energía de las partículas puede “convertirse en materia”
  19. 19. 1954 2000 CMS Alice LHCb t or p ro aé PS Atlas Genève
  20. 20. El LHC SE HA CONSTRUIDO EN EL TUNEL DEL LEP Dos haces de protones Energía de colisión Protón + protón: 7 + 7 TeV 27 Km de imanes con un campo de 8.4 Tesla Helio superfluido enfriado a 1.9°K La estructura superconductora más grande del mundo
  21. 21. LA BÚSQUEDA DE LO DESCONOCIDO ¿ Por qué las partículas fundamentales tienen masas tan diferentes ? Dos de los mayores misterios por resolver son cómo obtienen las partículas masa y qué relación existe entre la masa y la energía. BUSQUEDA DE LA PARTÍCULA DE HIGGS. Al principio de nuestro Universo, existían cantidades iguales de materia y antimateria. Si la materia y la antimateria fuesen imágenes exactamente simétricas, se hubieran aniquilado, produciendo energía. Pero, ¿ por qué quedó un exceso de materia, creando las galaxias, el sistema solar ‐ con nuestro planeta ‐ y nosotros mismos ? Estudiar la diferencias ínfimas que existen entre la materia y la antimateria. Reproducir las condiciones en el universo inmediatamente después del Big‐Bang para entender por qué el Universo es tal como lo conocemos hoy. ¿Materia oscura?
  22. 22. Bloques fundamentales de construcción Materia ordinaria Copias idénticas (más masa) Valores de la masa en GeV *muy pequeña: menores que 10‐9 pero distinta de 0.
  23. 23. El mecanismo de Higgs: del campo a la partícula
  24. 24. THE ATLAS DETECTOR 46m de largo por 25m de alto Un ejemplo de colisión en el LHC
  25. 25. THE ATLAS DETECTOR Zoom Pixel detector EM calorimeter Hadronic calorimeter Muon spectrometer
  26. 26. THE CMS DETECTOR 800 millones de colisiones por segundo 1 Bosón de Higgs espera obtenerse cada 90 s
  27. 27. THE ALICE DETECTOR Reproducir el Big‐Bang
  28. 28. Back to the Big Bang Naturaleza Sopa quarks Formación de Formación de Formación de Formación Formación Hoy Big bang y gluones protones núcleos ligeros átomos neutros estrellas galáxias 2.7 K Temperatura < 10 ‐5 s 5 x 10 8 K 10 3 K y neutrones 25 K < 25 K 13.7 billones años Tiempo 2 x 10 12 K 2 x 10 8 años > 2 x 10 8 años 3 min 380.000 años 4 x 10 ‐5 s Alice experiment Colisiones de átomos de Pb
  29. 29. Una gráfica de viaje en el tiempo LHC SPS
  30. 30. Si Leonardo da Vinci hubiera dibujado el LHC…
  31. 31. LA TRANSFERENCIA TECNOLÓGICA (spinoffs) Incorporación a nuestra vida diaria: •Electrónica •Procesamiento industrial y médico de la imagen •Manejo y uso de la radiación •Metrología y nuevos materiales •Tecnologías de la computación y la información •…
  32. 32. Ciencias Biomédicas: Positron Emisión Tomography (PET) CRYSTAL CLEAR PbWO4 Paciente en seguimiento por carcinoma de próstata estudiado con PET/TAC con 18F‐FDG y 11C‐mitionina. Con ambos radiofármacos se observa una lesión ósea en la creta iliaca y un ganglio perirectal.
  33. 33. Ciencias Biomédicas: hadronterapia y braquiterapia Uso de protones, neutrones y partículas pesadas en radioterapia: su principal atractivo es la forma en que liberan su energía en el tumor y penetración proporcional a su energía. Antiproton Cell Experiment. La braquiterapia es un tratamiento por radiación que se aplica dentro del paciente, lo más cerca posible del cáncer. La radiación se administra dentro del cuerpo con isótopos radioactivos que se introducen dentro de dispositivos de administración como alambres, Neutron Driven Element Transmuter semillas o varillas. Estos dispositivos se Producción de radioisótopos de alta denominan implantes. actividad y corta vida media 188Re y 166Ho
  34. 34. Tecnologías de la computación y la información CERN,…where the web was born http:// THE GRID Tier‐0 30% computación con 30000 CPUs
  35. 35. ¡Muchas gracias a todos!
  1. A particular slide catching your eye?

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