Materia & Antimateria - Particle Physics at CIEMAT
Materia & Antimateria - Particle Physics at CIEMAT
Materia & Antimateria - Particle Physics at CIEMAT
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EN BÚSQUEDA B<br />
DE LA<br />
ANTIMATERIA PERDIDA<br />
Manuel Aguilar Benítez de Lugo<br />
Real Academia de Ciencias, <strong>CIEMAT</strong><br />
FUNDACIÓN RAMÓN ARECES<br />
21 ENERO 2010
JUAN ANTONIO RUBIO<br />
4.VI.1944 - 17.I.2010<br />
Dream as if you’ll live forever, live as if you’ll die today, James Dean
EL LHC DEL CERN
¡¡ EL LHC !!<br />
Objetivos Físicos Principales<br />
• Origen de la Masa<br />
• N<strong>at</strong>uraleza de la <strong>M<strong>at</strong>eria</strong> Oscura<br />
• Comprensión del Espacio -Tiempo<br />
• <strong>M<strong>at</strong>eria</strong> & <strong>Antim<strong>at</strong>eria</strong><br />
• Plasma Primordial<br />
El LHC determinará el Futuro de la Física de Altas Energías
REST ON PRINCIPLES,<br />
AT THE END THEY WILL GIVE UP.<br />
Oscar Wilde
Facility<br />
AGS Brookhaven (1960)<br />
Original Purpose,<br />
Expert Opinion<br />
π N Interactions<br />
Discovery with<br />
Precision Instrument<br />
2 Kinds of Neutrinos,<br />
Time Reversal Non-Symmetry,<br />
New form of m<strong>at</strong>ter (4 th Quark)<br />
FNAL B<strong>at</strong>avia (1970) Neutrino <strong>Physics</strong> 5 th Quark, 6 th Quark<br />
SLAC Spear (1970)<br />
ep, QED<br />
Partons, 4 th Quark,<br />
3 rd Electron<br />
PETRA Hamburg (1980) 6 th Quark Gluon<br />
Super Kamiokande (2000) Proton decay Neutrinos have mass<br />
Hubble Space<br />
Telescope<br />
Galactic<br />
Survey<br />
Curv<strong>at</strong>ure of the Universe,<br />
Dark Energy<br />
AMS on ISS<br />
y96402nac.ppt<br />
Dark M<strong>at</strong>ter, Antim<strong>at</strong>ter<br />
Strangelets,…<br />
<br />
Exploring a new territory with a precision instrument is the key to discovery
El Large Hadron Collider (LHC)<br />
Colisionador Protón - Protón<br />
7 TeV + 7 TeV<br />
Luminosidad = 10 34 cm -2 s -1<br />
Colisionador Plomo - Plomo<br />
vs ~ 1148 TeV<br />
Luminosidad = 10 28 cm -2 s -1<br />
1 TeV = 1000 GeV<br />
~ 1000 veces la masa del protón
CMS
10/09/2008
¡¡ Funciona !!<br />
El LHC se<br />
incorpora a<br />
la cultura<br />
popular
Parada Temporal de las<br />
Operaciones, 19/09/2009<br />
• Fallo eléctrico en la conexión entre dos imanes<br />
Empalme en las barras superconductoras 12 kA<br />
• Calentamiento ohmico perfora criost<strong>at</strong>o, tubo de vacio
¡ SEPTIEMBRE 2009 !<br />
Daños<br />
col<strong>at</strong>erales<br />
Desplazamientos<br />
de imanes<br />
Soportes
Daños col<strong>at</strong>erales
¡ NOVIEMBRE 2009 !<br />
HAZ CIRCULANDO<br />
Y ESTABLE<br />
• magnets<br />
• power supplies<br />
• vacuum<br />
• RF<br />
• cryogenics<br />
• all infrastructure<br />
• optics<br />
• injection<br />
2/1/2010
LUNES 23 NOVIEMBRE 2009
IL Y A DES MOMENTS<br />
où tout réussit<br />
IL NE FAUT PAS S’ÉFFRAYER<br />
ÇA PASSE.<br />
Jules Renard
EXPECTATIVAS<br />
PREDECIR ES ALGO MUY DIFÍCIL,<br />
ESPECIALMENTE ACERCA DEL FUTURO<br />
Niels Bohr<br />
• Esperar 2 o 3 años para validar<br />
(excluir) el mecanismo de Higgs<br />
• Difícil predecir cuando aparecerán<br />
señales de física más allá del<br />
Modelo Estándar
2008: Primer Higgs observado en CMS & ATLAS
MENSAJE<br />
La Investigación Básica es la única forma responsable de<br />
hacer acopio de conocimiento científico<br />
La Investigación Básica tiene una forma de producir<br />
resultados que desafía la intuición humana<br />
Las aplicaciones prácticas suelen ser imprevisibles<br />
pero, con gran frecuencia, de excepcional relevancia
t µs ˜ 1/E 2 GeV
RADIACIÓN ELECTROMÁGNETICA
SATÉLITE COBE<br />
COsmic Microwave Background Explorer<br />
ANISOTROPÍAS DEL CMB<br />
George Smoot, John M<strong>at</strong>her, Premio Nobel de Física 2005
WMAP<br />
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe<br />
ANISOTROPÍAS DEL CMB
HUBBLE SPACE TELESCOPE<br />
(HST)<br />
Constante de HUBBLE<br />
Medida Precisa :<br />
H = 72 +/- 8 km/s/Mpc<br />
Supernovas Ia<br />
Medida de las supernovas de<br />
alto z (z>1) utilizadas para<br />
descubrir la energía oscura
MISIÓN PLANCK<br />
ANISOTROPÍAS DEL CMB
FLUCTUACIONES CUÁNTICAS
UN UNIVERSO DE<br />
DE ANTIMATERIA
P.A.M. DIRAC (1902-1984)<br />
Teoría del electrón (1926)<br />
Premio Nobel de Física 1933
<strong>M<strong>at</strong>eria</strong> & <strong>Antim<strong>at</strong>eria</strong><br />
Dirac predijo que para cada PARTÍCULA existe<br />
su correspondiente ANTIPARTÍCULA<br />
con las mismas propiedades estáticas<br />
(masa, vida media, spin, …)<br />
aunque algunas con signo opuesto<br />
(carga eléctrica, números cuánticos)<br />
Descubiertas en los rayos cósmicos<br />
Estudiadas en los aceleradores<br />
P.A.M. DIRAC (1902-1984)<br />
Teoría del electrón (1926)<br />
Premio Nobel de Física 1933<br />
“Debemos considerar más bien un accidente que la Tierra (y presumiblemente<br />
todo el Sistema Solar) contenga una preponderancia de electrones neg<strong>at</strong>ivos y<br />
protones positivos. Es bastante posible que para otras estrellas ocurra lo<br />
opuesto, esto es que estén formadas predominantemente por electrones<br />
positivos (positrones) y protones neg<strong>at</strong>ivos (antiprotones). Los dos tipos de<br />
estrellas tendrían exactamente los mismos espectros, y no habría forma de<br />
distinguir entre ellas con las técnicas astronómicas actuales”
Positron, 1932<br />
C.D. Anderson<br />
Antiproton, 1955<br />
O. Chamberlain, E. Segrè<br />
Antideuteron, 1965<br />
L. Lederman, S. Ting<br />
Anti-<strong>at</strong>oms, 2002<br />
ATHENA, ATRAP @ CERN
Se ha comprobado experimentalmente que para cada<br />
partícula existe su correspondiente antipartícula …<br />
H 2<br />
D<br />
e - , m - , t - e + , m + , t +<br />
- - -<br />
n e , n m , n t n e , n m , n t<br />
p, n p − , n −<br />
p - , K -<br />
p + , K +<br />
W - W +<br />
… y que para cada átomo, núcleo existe su<br />
correspondiente antiátomo, antinúcleo<br />
-<br />
H 2<br />
-<br />
D
+ BOSÓN DE HIGGS …<br />
DIMITRI IVANOVICH<br />
MENDELEIEV<br />
(1834-1907)
<strong>M<strong>at</strong>eria</strong> & <strong>Antim<strong>at</strong>eria</strong><br />
Desde 1964 se sabe que existen sutiles<br />
diferencias entre las propiedades de las<br />
Partículas y las Antipartículas<br />
J. Cronin V. Fitch<br />
Premio Nobel de Física<br />
1980<br />
P (K 0 —<br />
K 0 —<br />
) # P (K 0 K 0 )
UNIVERSO DE ANTIMATERIA<br />
El BIG BANG<br />
REQUIERE<br />
LA EXISTENCIA<br />
DE<br />
UN UNIVERSO<br />
DE<br />
ANTIMATERIA<br />
CONDICIONES<br />
DE<br />
SHAKAROV
<strong>M<strong>at</strong>eria</strong> & <strong>Antim<strong>at</strong>eria</strong><br />
Hasta la fecha no se ha podido<br />
detectar<br />
presencia de <strong>Antim<strong>at</strong>eria</strong> en la<br />
Radiación<br />
Cósmica Primaria
Hay ~ 100.000 millones de galaxias en el Universo, cada<br />
una con ~100.000 millones de estrellas.<br />
Keep searching, Stephen Hawking
<strong>M<strong>at</strong>eria</strong> & <strong>Antim<strong>at</strong>eria</strong><br />
La m<strong>at</strong>eria y la antim<strong>at</strong>eria no son iguales<br />
¿POR QUÉ<br />
El Universo parece estar formado sólo de m<strong>at</strong>eria<br />
¿POR QUÉ
PARTÍCULAS<br />
CUESTIÓN<br />
ANTIPARTÍCULAS<br />
¿ DÓNDE ESTÁ LA ANTIMATERIA PRODUCIDA EN EL BIG BANG <br />
DIFICULTADES EXPERIMENTALES<br />
1. MATERIA Y ANTIMATERIA TIENEN CARGAS ELÉCTRICAS OPUESTAS. ES NECESARIO UN<br />
ESPECTRÓMETRO MAGNÉTICO PARA MEDIR LA CARGA DE LA ANTIMATERIA<br />
2. LA ANTIMATERIA CÓSMICA NO PUEDE DETECTARSE EN TIERRA DEBIDO A QUE LA<br />
ANTIMATERIA SE ANIQUILARÍA AL ENTRAR EN CONTACTO CON LA MATERIA ATMOSFÉRICA
100 km Atmósfera<br />
˜ 10 m Agua<br />
˜ 2.5 m Aluminio
• El flujo abarca 30 órdenes de magnitud<br />
• La energía alcanza los 10 20 eV (=16 J)<br />
• La distribución angular es isotrópica<br />
• ¿ Cuál es el origen <br />
• ¿ Cuáles son los mecanismos de aceleración <br />
• ¿ Existe un valor máximo para la energía <br />
• ¿ Cuál es la composición
ÁLVARO DE RÚJULA
AUGER
BESS<br />
PAMELA<br />
FERMI- LAT
Haces de <strong>Antim<strong>at</strong>eria</strong>/Antipartículas<br />
SLAC- BaBar<br />
CERN- UA1<br />
CERN- L3<br />
FERMILAB - CDFII
ANTIPROTON CELL EXPERIMENT<br />
CERN ANTIPROTON DECELERATOR
ESTACIÓN ESPACIAL<br />
INTERNACIONAL<br />
ISS
MISSE (<strong>M<strong>at</strong>eria</strong>ls Intern<strong>at</strong>ional<br />
Space St<strong>at</strong>ion Experiment)<br />
Exposición de muestras al medio<br />
ambiente espacial<br />
(polimeros utilizados como aislantes,<br />
m<strong>at</strong>eriales de paneles solares)<br />
MISSE<br />
Medida de la erosión de oxigeno <strong>at</strong>ómico<br />
OBSERVACIÓN DE LA TIERRA<br />
Estudio de la fractura de bancos de<br />
hielo en el Antártico, Iceberg A39B cerca<br />
de South Georgia Island
Censo cumul<strong>at</strong>ivo del tiempo<br />
de la tripulación disponible<br />
para investigación a bordo<br />
de la ISS<br />
Compilación del número de<br />
publicaciones resultado de<br />
investigaciones a bordo de<br />
la ISS
AMS
EUSO
AMS<br />
ALPHA MAGNETIC<br />
SPECTROMETER
Experimento AMS en la ISS<br />
AMS
Participación Internacional en AMS<br />
USA<br />
A&M FLORIDA UNIV.<br />
JOHNS HOPKINS UNIV.<br />
MIT - CAMBRIDGE<br />
NASA GODDARD SPACE FLIGHT CENTER<br />
NASA JOHNSON SPACE CENTER<br />
TEXAS A&M UNIVERSITY<br />
UNIV. OF MARYLAND-DEPRT OF PHYSICS<br />
UNIV. OF MARYLAND-E.W.S. S.CENTER<br />
YALE UNIV. - NEW HAVEN<br />
MEXICO<br />
UNAM<br />
NETHERLANDS<br />
ESA-ESTEC<br />
NIKHEF<br />
NLR<br />
FRANCE<br />
GAM MONTPELLIER<br />
LAPP ANNECY<br />
LPSC GRENOBLE<br />
SPAIN<br />
<strong>CIEMAT</strong> - MADRID<br />
I.A.C. CANARIAS.<br />
PORTUGAL<br />
LAB. OF INSTRUM. LISBON<br />
DENMARK<br />
UNIV. OF AARHUS<br />
FINLAND<br />
HELSINKI UNIV.<br />
UNIV. OF TURKU<br />
SWITZERLAND<br />
ETH-ZURICH<br />
UNIV. OF GENEVA<br />
ITALY<br />
ASI<br />
CARSO TRIESTE<br />
IROE FLORENCE<br />
INFN & UNIV. OF BOLOGNA<br />
INFN & UNIV. OF MILANO<br />
INFN & UNIV. OF PERUGIA<br />
INFN & UNIV. OF PISA<br />
INFN & UNIV. OF ROMA<br />
INFN & UNIV. OF SIENA<br />
GERMANY<br />
RWTH-I<br />
RWTH-III<br />
MAX-PLANK INST.<br />
UNIV. OF KARLSRUHE<br />
ROMANIA<br />
ISS<br />
UNIV. OF BUCHAREST<br />
RUSSIA<br />
I.K.I.<br />
ITEP<br />
KURCHATOV INST.<br />
MOSCOW STATE UNIV.<br />
CHINA BISEE (Beijing)<br />
IEE (Beijing)<br />
IHEP (Beijing)<br />
SJTU (Shanghai)<br />
SEU (Nanjing)<br />
SYSU (Guangzhou)<br />
SDU (Jinan)<br />
KOREA<br />
EWHA<br />
KYUNGPOOK NAT.UNIV.<br />
TAIWAN<br />
ACAD. SINICA (Taiwan)<br />
CSIST (Taiwan)<br />
NCU (Chung Li)<br />
NCKU (Tainan)<br />
NCTU (Hsinchu)<br />
NSPO (Hsinchu)<br />
AIDC (Taichung)<br />
16 Países, 57 Institutos, 500 Físicos+Ingenieros<br />
Y96673-05_1Commitment
SAMUEL C. C. TING, Premio Nobel de Física 1976
IMPLEMENTING ARRANGEMENT<br />
BETWEEN<br />
THE DEPARTMENT OF ENERGY<br />
AND<br />
THE NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION<br />
REGARDING THE<br />
ALPHA MAGNETIC SPECTROMETER IN SPACE PROGRAM<br />
……<br />
III. RESPONSIBILITIES<br />
1- NASA<br />
NASA provides:<br />
3 years on ISS<br />
Project Management …<br />
2- DOE<br />
DOE provides:<br />
Science Management<br />
Detector construction<br />
Reviews<br />
Intern<strong>at</strong>ional collabor<strong>at</strong>ion …
Nunca se ha desplegado un imán superconductor en el espacio<br />
debido a las extraordinarias dificultades técnicas<br />
FASE 1: AMS-01<br />
Imán Permanente<br />
Mínima torsión debida al<br />
campo magnético terrestre<br />
B = 0.5 Gauss<br />
Mínimo campo de fuga<br />
Mínimo peso<br />
8.600<br />
FASE 2: AMS-02<br />
Imán Superconductor<br />
con la misma configuración<br />
de campo magnético
Primer vuelo: AMS-01<br />
Approval: April 1995, Assembly: December 1997, Flight: 10 days in June 1998<br />
Tracker<br />
Time of Flight<br />
y96207_05b<br />
AMS<br />
Aerogel
STS-91<br />
June 1998
Take off<br />
Acceler<strong>at</strong>ion up to 3 g<br />
Random Noise in the Cargobay ~ 150 dB
4 5 6<br />
3<br />
7<br />
2<br />
8<br />
9<br />
1<br />
El transbordador espacial despega como un cohete, vuela<br />
como un s<strong>at</strong>élite, <strong>at</strong>erriza como un avión.<br />
Coste de un vuelo: 400 M$<br />
y05K075a
y04K604
AMS-01: RESULTADOS / RESUMEN<br />
Trigger r<strong>at</strong>e 100 – 700 Hz<br />
~ 10 8 events<br />
Proton Flux<br />
Antim<strong>at</strong>ter Search<br />
•• Cosmic Cosmic Protons, Leptons and and Helium Helium<br />
Phys.<br />
Phys.<br />
Lett.<br />
Lett.<br />
B<br />
B<br />
472<br />
472<br />
(2000)<br />
(2000)<br />
Phys.<br />
Phys.<br />
Lett.<br />
Lett.<br />
B<br />
B<br />
484<br />
484<br />
(2000)<br />
(2000)<br />
Phys.<br />
Phys.<br />
Lett.<br />
Lett.<br />
B<br />
B<br />
490<br />
490<br />
(2000)<br />
(2000)<br />
Phys.<br />
Phys.<br />
Lett.<br />
Lett.<br />
B<br />
B<br />
494<br />
494<br />
(2000)<br />
(2000)<br />
Phys.<br />
Phys.<br />
Rep.<br />
Rep.<br />
366/6<br />
366/6<br />
(2002)<br />
(2002)<br />
•• Search Search for for Antihelium in in Cosmic Cosmic Rays Rays<br />
Phys.<br />
Phys.<br />
Lett.<br />
Lett.<br />
B<br />
B<br />
461<br />
461<br />
(1999)<br />
(1999)
AMS-02: DISEÑO CONCEPTUAL<br />
e –<br />
p<br />
Fe<br />
e +<br />
– ___<br />
P<br />
He<br />
TRD<br />
TOF<br />
Tracker<br />
+<br />
Magnet<br />
RICH<br />
ECAL<br />
<strong>Physics</strong><br />
example<br />
Cosmic Ray <strong>Physics</strong><br />
Strangelets<br />
Dark m<strong>at</strong>ter<br />
Antim<strong>at</strong>ter
TRD<br />
e<br />
AMS-02: SUBSISTEMAS<br />
Time of Flight<br />
v, Z<br />
Silicon Tracker<br />
Z, P<br />
Magnet<br />
P<br />
Calorimeter<br />
e, γ<br />
RICH<br />
v, Z<br />
Size: 3m x 3m x 3m<br />
Weight: 7 tons
Electrons
Protons
<strong>Particle</strong><br />
type<br />
AMS02: Prestaciones Esperadas<br />
p + ~ 1 TeV<br />
He,….C ~ 1 TeV<br />
Light<br />
Isotopes<br />
10 GeV/n<br />
p -<br />
200 GeV<br />
e +<br />
200 GeV<br />
AMS01 AMS02<br />
Anti –<br />
He,...C<br />
Energy<br />
range<br />
~ 1 TeV<br />
In 3 years of d<strong>at</strong>a taking AMS will measure the cosmic<br />
ray fluxes up to energies ~ 1 TeV<br />
~ 10 8 proton events with E > 100 GeV<br />
~ 10 7 He events with E > 100 GeV/n<br />
~ 10 5 C events with E > 100 GeV/n<br />
Ground-based<br />
e -<br />
g<br />
~ 1 TeV<br />
300 GeV<br />
Balloons
AMS-02: “CHALLENGES”<br />
SPACE IS A VERY HOSTILE ENVIRONMENT (Dan Golding)<br />
• LIMITACIONES (PESO, POTENCIA ELÉCTRICA, ANCHO DE BANDA)<br />
• DIFERENCIAS DE TEMPERATURA (-50º , +50º)<br />
• MICROGRAVEDAD<br />
• VACÍO<br />
• VIBRACIONES<br />
• ACELERACIÓN<br />
• RESISTENCIA A LA RADIACIÓN<br />
• REDUNDANCIA<br />
• FIABILIDAD<br />
• PROTECCIÓN ANTI-METEORITOS<br />
• CRIOGENIA & SUPERCONDUCTIVIDAD
Construction of the AMS-02 Superconducting magnet<br />
Racetrack Coils<br />
(2x6)<br />
Dipole Coils<br />
(2x)<br />
Vacuum<br />
Tank<br />
2,500 l<br />
Superfluid He
LA ELECTRÓNICA DE VUELO<br />
(650 MICROPROCESADORES, 300,000 CANALES)
Cryomagnet Avionics (CAB)<br />
CCS<br />
Cryomagnet<br />
Current Source<br />
Cryomagnet Control<br />
and Signal<br />
Conditioning<br />
CCSC<br />
Cryomagnet<br />
Self Protection<br />
CSP<br />
Once the magnet<br />
is charged, it<br />
requires no<br />
additional power<br />
Telemetry and<br />
control of the<br />
cryogenic system,<br />
valves and power<br />
supplies<br />
Keeps the<br />
magnet safe<br />
under all<br />
conditions
AMS ASTRONAUTS<br />
Mark E. Kelly<br />
(Captain, USN)<br />
Gregory H. Johnson<br />
(Colonel, USAF, Ret.)<br />
E. M. “Mike”Fincke<br />
(Colonel, USAF)<br />
Roberto Vittori Andrew J. Feustel Gregory Errol Chamitoff<br />
(Italian Air Force Colonel) (Ph.D.)<br />
(Ph.D.)<br />
At CERN on October 13 - 16, 2009
STS-134 Astronauts with AMS detectors 13-16 Oct 2009
TEST DE AMS-02 EN EL<br />
LARGE SPACE SIMULATOR<br />
EN ESTEC (ESA)
Compromiso NASA<br />
STS 134<br />
JULY - SEPTEMBER<br />
2010
AMS
AMS
The AMS Science Oper<strong>at</strong>ion<br />
and D<strong>at</strong>a Analysis Center <strong>at</strong> CERN<br />
AMS<br />
AMS<br />
USA<br />
FLORIDA A&M UNIV.<br />
JOHNS HOPKINS UNIV.<br />
MIT - CAMBRIDGE<br />
NASA GODDARD SPACE FLIGHT CENTER<br />
NASA JOHNSON SPACE CENTER<br />
NASA KENNEDY SPACE CENTER<br />
FLORIDA STATE UNIVERSITY<br />
(NAT. HIGH MAG. FIELD LAB)<br />
TEXAS A&M UNIVERSITY<br />
UNIV. OF FLORIDA<br />
UNIV. OF MARYLAND<br />
UNIV. OF TEXAS<br />
YALE UNIV. - NEW HAVEN<br />
MEXICO<br />
UNAM<br />
NETHERLANDS<br />
ESA-ESTEC<br />
NIKHEF<br />
NLR<br />
FRANCE<br />
GAM MONTPELLIER<br />
LAPP ANNECY<br />
LPSC GRENOBLE<br />
SPAIN<br />
<strong>CIEMAT</strong> - MADRID<br />
I.A.C. CANARIAS.<br />
PORTUGAL<br />
LAB. OF INSTRUM. LISBON<br />
DENMARK<br />
UNIV. OF AARHUS<br />
CERN<br />
FINLAND<br />
HELSINKI UNIV.<br />
UNIV. OF TURKU<br />
GERMANY<br />
RWTH-I<br />
RWTH-III<br />
MAX-PLANK INST.<br />
UNIV. OF KARLSRUHE<br />
SWITZERLAND<br />
ETH-ZURICH<br />
UNIV. OF GENEVA<br />
ITALY<br />
ASI<br />
CARSO TRIESTE<br />
IROE FLORENCE<br />
INFN & UNIV. OF BOLOGNA<br />
INFN & UNIV. OF MILANO<br />
INFN & UNIV. OF PERUGIA<br />
INFN & UNIV. OF PISA<br />
INFN & UNIV. OF ROMA<br />
INFN & UNIV. OF SIENA<br />
ROMANIA<br />
ISS, UNIV. OF BUCHAREST<br />
RUSSIA<br />
I.K.I.<br />
ITEP<br />
KURCHATOV INST.<br />
MOSCOW STATE UNIV.<br />
KOREA<br />
EWHA<br />
KYUNGPOOK NAT.UNIV.<br />
BISEE (Beijing)<br />
CHINA<br />
IEE (Beijing)<br />
IHEP (Beijing)<br />
SJTU (Shanghai)<br />
SEU (Nanjing)<br />
SYSU (Guangzhou)<br />
SDU (Jinan) TAIWAN<br />
ACAD. SINICA (Taiwan)<br />
AIDC (Taiwan)<br />
CSIST (Taiwan)<br />
NCU (Chung Li)<br />
NCKU (Tainan)<br />
NCTU (Hsinchu)<br />
NSPO (Hsinchu)
...
SUPERCONDUCTIVIDAD
Superconductividad<br />
H. Kamerlingh Onnes<br />
Premio Nobel de Física 1913<br />
Propiedades de la m<strong>at</strong>eria a<br />
bajas temper<strong>at</strong>uras<br />
Licuación de Helio<br />
Superconductividad<br />
Corrientes persistentes<br />
“Knowledge through measurement”
Se ha tardado cien años en desarrollar<br />
la tecnología de superconductividad para<br />
aplicaciones prácticas<br />
• En Investigación en Física<br />
• En Medicina ( ~10 3 MR/año)<br />
• En Medicina (terapia en ciclotrones)<br />
• En Biología (NMR)<br />
• En Almacenamiento de Energía (MES)<br />
• En Tokamaks<br />
• En Magneto-Hidro-Dinámica (MHD)<br />
• La tecnología de Imanes Superconductores debería<br />
desarrollarse para Vuelos Tripulados de larga duración<br />
lb04k026a
Superconductividad en<br />
FÍSICA DE PARTÍCULAS<br />
LHC - CERN
...
PROGRAMA CIENTÍFICO<br />
AMS @ ISS
ESTUDIOS DE PRECISIÓN DE LAS<br />
PROPIEDADES DE LOS RAYOS CÓSMICOS<br />
COMPOSICIÓN A DIFERENTES ENERGÍAS<br />
(1 GeV, 100 GeV, 1 TeV)<br />
F (s -1 m -2 sr -1 GeV -1 )<br />
10 4<br />
10 1<br />
10 -2<br />
10 -5<br />
10 -8<br />
1<br />
5<br />
H<br />
He<br />
Li<br />
Be<br />
B C N<br />
O<br />
Ne<br />
F Mg<br />
Na<br />
Al<br />
10<br />
Z<br />
15<br />
Si<br />
P<br />
S<br />
Cl Ar K<br />
Ca<br />
Sc<br />
Ti<br />
V Cr Mn Fe<br />
Co Ni<br />
10 -11 0.1<br />
20<br />
25<br />
100<br />
1000<br />
10<br />
1<br />
E kin<br />
/n (GeV)
BÚSQUEDA DE ANTIMATERIA EN EL UNIVERSO<br />
AMS en el Espacio<br />
AMS<br />
Search for the existence of anti Universe<br />
Aceleradores<br />
Search for the origin of the Universe<br />
El Big Bang como origen del Universo requiere que<br />
m<strong>at</strong>eria y antim<strong>at</strong>eria<br />
sean igualmente abundantes en el instante inicial
BÚSQUEDA DIRECTA DE ANTIMATERIA CON AMS<br />
Coleccionar 2 mil millones de<br />
núcleos con energías de hasta 2 TeV<br />
Sensitividad de AMS: Si no se encuentra antim<strong>at</strong>eria => No hay<br />
antim<strong>at</strong>eria hasta el confín del Universo observable (~ 1000 Mpc)<br />
La física de antim<strong>at</strong>eria en el Universo se basa en:<br />
Existencia de una nueva fuente de Violación de CP<br />
Existencia de Violación de los N os Bariónico y Leptónico<br />
Teorías de Gran Unificación<br />
Teoría Electrodébil<br />
Supersimetría<br />
Pilares de la<br />
Física Moderna<br />
Tópicos de máxima prioridad en los actuales y futuros aceleradores
BÚSQUEDA DE<br />
MATERIA OSCURA
~ 90% DE LA MATERIA DEL<br />
UNIVERSO NO ES VISIBLE<br />
MATERIA OSCURA<br />
GALAXIA VISTA POR<br />
UN TELESCOPIO<br />
GALAXIA “VISTA” CON<br />
INSTRUMENTOS QUE DETECTAN<br />
MATERIA OSCURA
BÚSQUEDA DE CANDIDATOS MATERIA OSCURA<br />
~ 20% del contenido<br />
MATERIA – ENERGÍA del<br />
Universo<br />
es m<strong>at</strong>eria no visible,<br />
MATERIA OSCURA<br />
Señal de m<strong>at</strong>eria oscura<br />
El estado actual de<br />
conocimiento sugiere que una<br />
nueva partícula es<br />
responsable de la<br />
MATERIA OSCURA<br />
La presencia de <strong>M<strong>at</strong>eria</strong> Oscura produce distribuciones características<br />
de los rayos cósmicos que pueden medirse en AMS - 02<br />
y01K322_1b_03aUS.ppt+lb96064
VUELOS A MARTE
The N<strong>at</strong>ion’s Vision<br />
March 2 - 3, 2004<br />
Associ<strong>at</strong>e Administr<strong>at</strong>or,<br />
Office of Explor<strong>at</strong>ion Systems<br />
Rear Admiral Craig E.Steidle (Ret.)<br />
14. Conduct human expeditions to Mars after acquiring adequ<strong>at</strong>e knowledge and capability<br />
demonstr<strong>at</strong>ion.<br />
Contribuciones de AMS a los Vuelos Tripulados a Marte<br />
1-<br />
2-<br />
3-<br />
Proporcionar conocimiento preciso de la<br />
n<strong>at</strong>uraleza de la radiación cósmica.<br />
Proporcionar conocimientos de ingeniería sobre el<br />
uso de imanes superconductores en el espacio<br />
para blindar los Astronautas a la radiación.<br />
Proporcionar conocimientos de ingeniería sobre el<br />
uso de imanes superconductores en el espacio para<br />
sistemas de propulsión eléctrica , sistemas de<br />
generación de energía y de gravedad artificial.<br />
lb04k025
(1) Aplicación de la tecnología de imanes superconductores<br />
en el Espacio<br />
Efectos de la Radi<strong>at</strong>ion y Protección en Misiones a la Luna y Marte<br />
1- Rayos Cósmicos<br />
Galácticos<br />
: 90 rem/año<br />
2- Fulgores Solares<br />
Fe<br />
He<br />
Cosmic Nuclei<br />
y04K171c<br />
p<br />
B Ne P Ca Mn<br />
Co<br />
DOSIS LETAL ~ 300 rem
“Caja Magnética Faraday” para Vuelos Tripulados a Marte<br />
Fe<br />
B=0 Outside<br />
y04K409<br />
V= 607.4 cuft<br />
COIL WEIGHT<br />
5.6 TONS
(2) Aplicación de la tecnología de imanes superconductores<br />
en el Espacio<br />
Imanes Superconductores para Propulsión Eléctrica (JSC)<br />
Propulsión eléctrica de alta<br />
potencia (VASIMIR) basada<br />
en la tecnología de imanes<br />
superconductores oper<strong>at</strong>ivos<br />
en el espacio.<br />
VASIMIR: VARIABLE-SPECIFIC-IMPULSE MAGNETOPLASMA ROCKET
(3) Aplicación de la tecnología de imanes superconductores<br />
en el Espacio<br />
Imanes Superconductores para Generación de Potencia, NASA<br />
El Vapor Core Reactor para<br />
aplicaciones espaciales utiliza<br />
un imán superconductor para<br />
conversión de potencia MHD<br />
Configuración VASIMR con un<br />
sistema Vapor Core Reactor<br />
Vapor Core Reactor con<br />
conversión de potencia MHD<br />
y04K118a<br />
Prof. Samim Anghaie, Director, Innov<strong>at</strong>ive Nuclear Space Power and<br />
Propulsion Institute, INSPI; University of Florida, Gainesville.
CONCLUSIONES<br />
§ La Ciencia Básica tiene una forma de producir<br />
resultados que desafía la intuición humana.<br />
§ <strong>Antim<strong>at</strong>eria</strong>, Superconductividad, Big Bang,<br />
Exploración Espacial … un ejemplo de lo que la<br />
Ciencia Básica aporta al conocimiento del<br />
Universo y de los enormes e imprevisibles<br />
retornos tecnológicos.
CONCLUSIONES<br />
§ A Finales del Siglo XX se ha alcanzado una<br />
descripción extraordinariamente profunda y<br />
precisa del Mundo Físico.<br />
§ En el inicio del Siglo XXI estamos en<br />
condiciones de formular y contestar<br />
cuestiones verdaderamente trascendentales.
ALBERT EINSTEIN<br />
LO MÁS INCOMPRENSIBLE DEL UNIVERSO<br />
ES QUE SEA PERFECTAMENTE COMPRENSIBLE
4<br />
EL PRODUCTO MÁS IMPORTANTE<br />
DEL CONOCIMIENTO ES<br />
LA IGNORANCIA<br />
David J. Gross<br />
Premio Nobel 2004
SHOOT FOR<br />
THE MOON
EVEN IF YOU MISS,<br />
YOU WILL LAND AMONG THE STARS
EPÍLOGO<br />
Para mi no ha habido<br />
una mayor s<strong>at</strong>isfacción,<br />
recompensa o<br />
distinción que aquella<br />
que está asociada con<br />
los avances de la<br />
CIENCIA<br />
Sir Isaac Newton
MUCHAS GRACIAS