Het IIHE en de Nobelprijs Fysica

De bijdrage van het IIHE aan het CMS experiment

De Compact Muon Solenoid (CMS) is een van de twee detectoren voor algemene doeleinden gelegen aan de proton-proton versneller te CERN, de Large Hadron Collider (LHC). De voornaamste doelen van de LHC zijn de ontdekking en studie van het beroemde Brout-Englert-Higgs boson en het zoeken naar andere nieuwe deeltjes voorspeld door uitbreidingen van het Standaard Model. De LHC is dus ontworpen om te ontdekken! Daarnaast maakt de LHC het fysici ook mogelijk processen te onderzoeken die zeldzaam zijn in het Standaard model.

België, en in het bijzonder Brussel (ULB-VUB), speelt een belangrijke rol in het CMS-project. De Brusselse groep hielp bij de constructie van de CMS 'endcap tracker detector' en droeg bij aan het onderzoek naar het fysisch potentieel van CMS met behulp van simulaties. De IIHE teams analyseren nu de gegevens van de LHC verkregen uit proton-proton botsingen bij een massamiddelpuntsenergie van 7 en 8 TeV en bereiden de volgende run bij een energie van 13 TeV voor. Deze is voorzien in 2015.

De CMS-groepen in Brussel analyseren de data verkregen uit botsingen bij hoge energie en zijn zeer actief in de analyse van verschillende eindtoestanden. De nadruk ligt voornamelijk op processen gerelateerd aan het Brout-Englert-Higgs boson, top quarks, elektronen met hoge energie (HEEP groep), en QCD.

Voor meer informatie, zie de IIHE CMS pagina of de CMS home pagina.

Het IIHE en het scalaire boson

Het IIHE team draagt op de volgende manieren bij aan het onderzoek van scalaire deeltjes:

• Het team op het IIHE meet belangrijke eigenschappen van het recent ontdekte scalaire boson met een massa van ~ 126 GeV. In het bijzonder meten ze de snelheid waarmee het scalaire boson vervalt naar een bepaald soort materiedeeltjes, de tau leptonen. Het Standaard Model van de deeltjesfysica voorspelt dat deze vervalsnelheid afhankelijk is van de massa van de tau leptonen. Een afwijking van deze voorspelling zou duiden op nieuwe, voorlopig onbekende fysica. Daarnaast onderzoeken we ook de mogelijkheid dat het scalaire boson vervalt naar onbekende deeltjes die de donkere materie van het heelal zouden kunnen vormen.
• Het team zoekt ook naar andere, zwaardere scalaire bosonen. De theorie kent speciale eigenschappen toe aan het licht scalair boson, maar laat ook ruimte voor de aanwezigheid van bijkomende deeltjes met gelijkaardige eigenschappen. De zoektocht naar deze deeltjes is complementair aan het meten van de eigenschappen van het pas ontdekte boson.

Ander onderzoek op het IIHE

Het instituut is ook betrokken bij andere activiteiten en experimenten, zoals hieronder wordt samengevat.

Het IceCube experiment op de Zuidpool

Het IIHE speelt een actieve rol in het IceCube experiment, een enorm neutrino observatorium gelegen in Antarctica. Het observatorium zelf heeft een omvang van een kubieke kilometer en bevat meer dan 5.000 optische sensoren. IceCube kan een heel nieuw scala aan ongekende fenomenen verkennen, waaronder neutrino's met heel hoge energie van buiten de melkweg.

Voor meer informatie, zie de IIHE IceCube pagina of de IceCube home pagina.

Instrumentatie

Sinds zijn oprichting is het IIHE altijd betrokken geweest bij de R&D-programma's van grote experimenten in de hoge-energie fysica (Gargamel, UA1, Delphi bij LEP, CMS aan de LHC, Amanda, IceCube, chorus, Opera, H1, enz.). Sinds 2007 zijn de R&D activiteiten van het IIHE voornamelijk gericht op digitale elektronica en systemen voor trigger en data-acquisitie voor de upgrades van het CMS experiment en toekomstige experimenten zoals ARA of de voorgestelde lineaire versneller.

Voor meer informatie, zie de IIHE Instrumentatie pagina.

GRID: computing aan de grens van het mogelijke.

De IIHE herbergt een Tier 2 cluster voor het wereldwijde computer netwerk, beter bekend als het GRID. Zes mensen zijn verantwoordelijk voor de ondersteuning van de fysici en voor de vlotte werking van de cluster. Deze cluster wordt gebruikt door medewerkers van over heel de wereld. Sinds april 2012 lopen op de Brusselse site dagelijks 20.000 jobs met een gemiddelde duur van 1.5 uur. Een groot deel van de computer-intensieve simulaties en data analyses van de Belgische fysici wordt op het LHC Grid uitgevoerd.

Voor meer informatie, zie de webpagina van het CERN LHC Computing Grid.

Andere experimenten

De H1 collaboratie onderzoekt elektron-proton interacties in de deeltjesversneller HERA (actief van 1992 tot 2007) en is voornamelijk geïnteresseerd in de protonstructuur in een breed kinematisch bereik.
Het OPERA experiment bestudeert tau neutrino's en neutrino oscillaties. Hiervoor maken ze gebruik van een intense, hoog-energetische neutrino bundel geproduceerd in de SPS te CERN.
Momenteel is het IIHE actief in beide experimenten.

Voor meer informatie, zie de IIHE H1 pagina en de IIHE OPERA pagina.