Väitöskirja Fermilabista! Timo Aaltonen Helsingin Yliopisto Collider Detector at Fermilab (CDF)
|
|
- Tuomo Kahma
- 8 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 Väitöskirja Fermilabista! Timo Aaltonen Helsingin Yliopisto Collider Detector at Fermilab (CDF)
2 Sisältö Yleiskatsaus Fermilabiin, Tevatronkiihdyttimeen sekä toiseen sen pääkokeista, Collider Detector at Fermilab(CDF). Tarinoita väitöskirjatekijän ei-tutkimus työstä: Tutkimus: Pinnaa ja aikaa vaativa työ. Helsingin valmistuneet ja työnalla olevat väitöskirjat. Kevyt luotaus omaan väitöstyöhön liittyviin aiheisiin. 2
3 Fermilab Jo vuodesta Useita käynnissä olevia kokeita: Tevatron MiniBooNe Main Injector Experiment with vs on As NovA Main Injector Neutrino Oscillation search MINERvA SciBar Booster Neutrino koe MINOS Mini Booster Neutrino koe Sciboone Protoni-antiprotoni törmäytin CDF & D0 Numi off-axis ve Appearance MIPP Main Injector Particle Production 3
4 Tevatron noin 80 km Chicagosta 6.28 km rengas protoni-antiprotoni törmäytin 1.96 TeV törmäysenergialla kaksi törmäyspistettä dataa keräävineen kokeineen, Collider Detector at Fermilab (CDF) ja DZero(D0) 3-8 miljoonaa törmäystä sekunnissa, joista noin sata kerätään nauhalle tarkeempaa analyysiä varten 4
5 Tevatron Kiihdytinkompleksi koostuu esikiihdyttimistä, antiprotoni-tehtaasta, sekä antiprotonikierrättimestä. Antiprotonien tehtailu ylivoimaisesti suurin hiukkassuihkun intensiteetiin vaikuttava tekijä. 5
6 Collider Detector at Fermilab (CDF) Yleisilmaisin varattujen- ja neutraalien hiukkasten havainnoimiseen. 12x12x12 metriä per sivu, paino noin 500 tonnia päivitetty vuonna 2001, Run-II Suurehko rooli peruuntuneesa Run-IIb päivityksessä. Helsinki mukana vuodesta 2002 prof. R. Oravan johdolla sekä Suomen Akatemian tukemana. Helsingillä useita käytännön tehtäviä ilmaisimen käytössä. Osallistunut top-kvarkki fysiikkaan, Higgsinbosonin etsintään, hiukkasryöppyjen eli jetien tuotannon mittaamiseen sekä eksklusiivisen fotoni-fotoni-prosessin etsintään. Ryhmässä olleet tai edelleen mukana olevat: Nick van Remortel, Ari Kiiskinen, Laura Salmi, Tuula Mäki, Petteri Mehtälä, Timo Aaltonen, Francesco Devoto, Erik Brucken. Useita kesäopiskelijoita ja harjoittelijoita. 6
7 Tevatron tähän mennessä Tevatron antanut tähänpäivään mennessä yli 4-kertaisesti suunniteltua enemmän dataa. Dataa kertyy parhaimmillaan lähes 2kertaisesti suunniteltua nopeammin. Kokeet keräävät dataa talteen korkealla tehokkuudella. Suuri työ mukautua Tevatronin ennätysintensiteetteihin. 7
8 Tevatron jatko Kiihdytin toimii loistavasti! Tevatron varmuudella toiminnassa vielä vuoden Tevatronin hiukkassuihkun intensiteetti edelleen nousukäyrällä. Kokeet keräävät dataa hyvällä tehokkuudella, mutta ajankohtaisena huolenaiheena ilmaisimien vanheneminen. Ajetaan kunnes LHC:n tulokset ovat kilpailukykyisiä? Tai: Suunitelmia jatkaa koetta, hurjimmillaan jopa vuoteen Kunnes voidaan sulkea Higgsin-bosonin olemassa olo 95% varmuudella? Kunnes mahdollisuus 95%-99.7% varmuudella Higgsin-bosonin löytämiseen? Ilmaisimien päivitys??? Tevatron-kiihdyttimen komponentit nähdään varmuudella jossakin tulevaisuuden kokeessa, mahdollisesti esikiihdyttimenä. 8
9 Käytännöntyötä... Katsaus jatko-opiskelijan arkeen käynnissä olevassa kokeessa. Itse väitöskirja on käytännössä usein yhden tai kahden analyysin tekeminen. Mihin se aika menee? Taustatyöhon saattaa liittyä paljon erilaisia kokeita ja testejä. Ohessa katsaus erilaisiin ei-väitökseen liittyviin kontribuutioihin. 9
10 Roll-mittaukset Roll-mittaukset, eli Tevatronin magneettien maanliikkeistä johtuvien kallistumisien mittaus. Kerran vuodessa, kesällä Tevatronin huoltotauon aikaan. Hauskaa ja mielenkiintoista noin 15 minuuttia, jonka jälkeen alkaa toistamaan itseään. Viikon verran koulutusta, terveyskyselyä ja -tarkastusta. 10
11 Consumer Operator siftejä Dataa kerätään 24/7. Aina yksi henkilö tarkkailemassa datan laatua online. 8 tuntia ja 7 päivää kerrallaan. 11
12 ACE siftejä Kolmen kuukauden sifti, jatko-opiskelijoille ja tohtoreille. Otetaan haltuun CDF-ilmaisimen sähköjännitteet sekä datan lukujärjestelmät. Käytännössä miljoona liikkuvaa osaa. Opetellaan perusteet ja hätätilanteisiin reagoiminen. Suoritetaan suhteellisen rutiininomaisia, monesti jopa dokumentoituja tehtäviä. Varsinaisissa ongelmatilanteissa soitetaan asianmukaiselle ekspertille/eksperteille, joka opastaa puhelmitse, ottaa yhteyden etänä tai tulee paikalle ratkaisemaan ongelmaa. 12
13 Scientific Coordinator, Operations Manager Scientific Coordinator tuo ruokaa, tuntee toivottavasti ihmisiä, ottaa yhteyttä ilmaisinekpertteihin ACE:n ratkoessa ongelmia. Kommunikoi kiihdytin-divisioonan sekä kylmätekniikan kanssa. 7 päivän keikkoja muutaman kerran vuodessa. Operations Manager: 6 kuukauden keikka, 24/7 päivystys kolmenviikon välein. 13
14 Pii-siftejä Pii-ilmaisin tarvitsee kokeen arvokkaimpana ja monimutkaisimpana osana ehdottomasti eniten huolehtimista. Vuoden pituisia siftejä: Hakulaitteen kantaja päähakulaitteen kantaja pii-projekti johtaja (T. Mäki ~2006). Joku pii-siftiläisistä yleensä muutaman minuutin päässä kokeen kontrolli-huoneesta. 14
15 Pii-kalibraatio Ei ainoastaan paikanpäällä olemista: Kaikki ilmaisimet luonnollisesti kirjoittavat dataa nauhalle, lukevat tietokantoja, tarvitsevat omia ohjelmistojaan, ovat kytkettyinä omiin tietokoneisiinsa, ohjelmoitaviin piireihin... Instituutioilla on ns. offline vastuuta. Helsinki vastuussa pii-ilmaisimen kalibroinnista. 15
16 Pii-ilmaisimen kalibraatio Pii-ilmaisimessa on noin kanavaa. Dataa kerätessä ei kyetä lukemaan kaikkia, eikä myöskään haluta. Nopeuttaa lukuaikaa. Ei talleteta kohinaa nauhalle. Kahdesti kuukaudessa kaksi erityistä kalibraatioajoa, joissa poikkeuksellisesti luetaan kaikki kanavat. Ajot DPS-piirin kanssa ja ilman. Simuloidaan DPSpiirin toimintaa jolloin voidaan arvioida ns. negatiivisia lukemia: Saadaan kohinan keskihajonta. Voidaan laskea kynnysarvot aidoille varattujen hiukkasten osumien aiheuttamille signaaleille. Luonnollisesti jokainen fysiikka-ajo myös kalibroidaan. Piirin toiminta sekä pii-ilmaisimet on kalibroitava säännöllisen epäsäännöllisesti. Elektroninen DPS-piiri leikkaa kohinan pois lennossa. Pii-ilmaisimen kokoonpano vaihtelee jatkuvasti. Kyettävä rakentamaan järkeviä kalibraatiotaulukoita vaihtuvissa konfiguraatioissa. Tehdään etänä Helsingistä. 16
17 Pii-ongelmia, jatkuva ohjelmistopäivitys Pii-ilmaisimen ohjelmiston kehitys aloitettu 1990-luvulla. Kokeen ei ikinä pitänyt kestää näin pitkälle. Koodi kirjoitettu nykypäivän mittapuussa vanhoilla kieliversioilla. Fortran77 nykyään vähintää fortran95... C++ ties kuinkamones päivitys... Graafisia ei-tuettuja työkaluja... Vanhimmat Fortran-kirjastot 60-luvulta! Toistaiseksi kaikki toimii. Seuraava scientific linux 5-versio tulee poistamaan osan graafisista työkaluista ilman korvaavia vaihtoehtoja. Virtualisointi mahdollinen ratkaisu, mutta todennäköisesti ei tarpeellista määrää henkilöitä tukemaan virtualisointiratkaisuja. Allekirjoittanut käyttää pii-ohjelmistojen graafisia osia kotona virtualisoidussa scitific linux 4:ssa. Single point failure... 17
18 Pii-ongelmia, hakkerointi Syyskuussa 2008, pii-klusteri hakkeroitiin vanhojen twiki-sivujen kautta. Lopputuloksena turhan monimutkainen systeemi suhteellisen yksinkertaiselle tehtävälle. Liian monta hajoamisaltista osiota. Tarpeettomia tietoturvariskejä. Nykyään koko ohjemisto, omalta osalta, integroitu yhteen CDFonline-ryhmän tukemaan serveriin. 18
19 Pii-ongelmia, sisimmän kerroksen heikkeneminen Elokuussa 2008 kaksi analyysiryhmää raportoi täysin tehottomosta pii-ilmaisimen sisimmästä keroksesta. Ongelma jäljitettiin kalibraatioihin. Riittämättömät laatukriteerit sisimmän kerroksen kalibraatiotarkastukselle. Rakennusvaiheessa ei ymmärretty sisimmän kerroksen toimintaa. Kunnolliset laatukriteerit oli unohdettu päivittää ohjelmistoon. Odottamattomia ilmiöitä, joihin ei oltu osattu varautua. Noin satakertainen määrä varattujen hiukkasten osumia verrattuna ennusteisiin. Ratkaisu, löysättiin varattujen hiukkasten osumien määrään liittyviä kriteerejä. Prosessoitiin osa datasta uudelleen. Myöhemmin mahdollisesti suurempi uudelleen prosessointi. 19
20 Pii-ongelmia, fataali SVX kalibraatio Marraskuussa 2008, data-validaatio ilmoitti lähes kuolleesta pii-ilmaisimen osiosta. Savuava-ase osoitti kalibraatioihin. Kalibraatioajon aikana yksi valokuitupiiri ollut sekavassa tilassa. Kalibraatio läpäisi kuitenkin tilastollisen laatutestin! Syy jäljitettiin historialliseen ominaisuuteen olla ottamatta huomioon tilastollisessa laatutestissä ilmaisimen osia jotka ovat poissa päältä. Tässä tapauksessa kyseinen osio näyttäytyi liki poissaolevalta, sekavalta. Ratkaisu, kärsinyt data uudelleen kalibroitiin vanhemmalla kalibraatiolla. Ei liian helppo projekti. CDF-kokeen data prosessointiketju niin monimutkainen, että jouduttiin odottamaan sähkökatkoa joka keskeyttää prosessoinnin. Seuraus, uusia kontrolli-kuvaajia, esim. vasemmalla. Lisättiin ominaisuuksia tilastolliseen laatutestiin. 20
21 Pii-ongelmia, lisääntyvä kohina Pii-ilmaisin vanhenee... Kestänyt jo nelinkertaisesti suunnitellun säteilyannoksen. Kohina kasvaa lisääntynyt määrä signaaleja suurempi lukuaika lisää suttua... Tavoitteena määritellä uudet kynnysarvot joilla signaalit läpäisevät datankeruu järjestelmän. Uudet kynnysarvot kaikille pii-ilmaisin osille. Joitakin tuhansia.. Allekirjoittanut tekee tai jättää tekemättä kesällä
22 Tutkimus Tehtyjä ja tulevia väitöskirjoja: Hiukkasryöppyjen tuoton todennäköisyys (M. Voutilainen, D0). Top-kvarkin massan mittaus di-leptonisessa hajoamiskanavassa (T. Mäki). Top-kvarkin massan mittaus hadronisessa hajoamiskanavassa (P. Mehtälä). Higgsin etsintä W-bosonin rinnalla (T. Aaltonen). Eksklusiivinen fotono-fotoni (E. Brucken). Vektori-bosoni-fuusio (F. Devoto). Helsingin muuta CDF-tutkimus osallistumista: Hiukkasryöppyjen tunnistaminen, hiukkasryöppyjen energianmittauksen kalibraatio, liipaisutehokkuuden mittaaminen, CDF:n top-massa ryhmän ohjaaminen... 22
23 Top kvarkki fysiikkaa Top-kvarkki on massiivisin kvarkki, lähes kulta-atomin painoinen. Ainoa kvarkki joka hajoaa tuntematta vahvaa vuorovaikutusta. Ominaisuudet siirtyvät suoraan hajoamistuotteisiin. Massiivisuutensa vuoksi saattaa kytkeytyä uuteen, tuntemattomaan fysiikkaan. Helsinki mitannut massaa kahdessa hajoamiskanavassa, top-parin di-leptonisessa sekä täysin hadronisessa hajoamisessa. Yksi tohtori toiminut CDF-kokeen top-kvarkin massanmittausryhmän vetäjänä. 23
24 Täysin hadroninen top-parin hajoaminen Lopputilassa 6 hiukkasryöppyä, jetiä. 720 kvarkki-jetti permutaatiota. Muutamalla kikalla kombinaatiot voidaan vähentää 90:een. Edelleen massiivinen kombinatoriikka. Lisäksi suuri tausta johtuen vahvan vuorovaikutuksen prosesseista. Huonosti mallinnettuja, huonosti tunnettuja. Käytetään simulointien sijaan dataa taustan mallina. Suuri epävarmuus jetien energianmittauksessa. Mitataan jetien energia-epävarmuus in-situ massan kanssa. Epävarmuus siirtyy systemaattisesta virheestä statistiseen virheeseen. Etu, suuri todennäköisyys näille hajoamisille, liki puolet kaikista top-pareista. Sisältää hyviä sidosehtoja. W-bosonien massat, yhtäsuuret top-parien massat. Sidosehtoja voidaan käyttää itse mittauksessa parantamaan resoluutiota. 24
25 Täysin hadroninen top-parin hajoaminen, kotiläksy Mittaa todennäköisin massa? 25
26 Täysin hadronine top-parin hajoaminen, grafiikka Hyvin rekonstuoidut signaalit, kuva vain grafiikan vuoksi Huonosti rekonstruoitujen signaalien todennäköisyysjakauma Taustan todennäköisyysjakauma 26
27 Täysin hadroninen top-parin hajoaminen, tulos Mtop = ± 4.4(stat+JES) ± 1.9(syst) GeV/c2 27
28 Di-leptoninen top-pari Pienin hajoamistodennäköisyys. Lopputilassa kaksi neutriinoa joita ei voida havaita. Tarkka rekonstruktio mahdotonta. Saadaan 23 yhtälöä joissa 24 tuntematonta. Hyvä signaali-tausta suhde. 28
29 Di-leptoninen top-pari, tekniikka Tehdään eri massoille mahdollisen ratkaisun joukko, templatet, joita verrataan datasta mitattuihin arvoihin. Sovitetaan todennäköisyysjakaumat dataan, josta saadaan todennäköisin massa sekä signaali-taustaprosessien keskinäinen suhde. 29
30 Di-leptoninen top-pari, tulos Mtop = (stat) ± 2.6(syst) ± 2.4(theory) GeV/c2 30
31 Hiukkasryöppyjen eli jetien tuoton todennäköisyys Hiukkas-jetien tuotto annetussa azimutaali-kulmassa energian funktiona. Tarkka testi vahvan vuorovaikutuksen monimutkaisille laskelmille. Poikkeama ennusteista voisi tarkoittaa kvarkeilla olevan sisäistä alirakennetta. Vertaa Rutherford aikoinaan sirottaessa alfa-ytimiä (He4) kultaytimistä. Ei poikkeamaa ennusteista. Taustatyönä valtava määrä jetien tunnistamisen tutkimista, niiden tallennustehokkuuden arvioimista sekä energian kalibroinnin epävarmuuden kutistamista. 31
32 Eksklusiivinen fotoni-fotoni Tevatron LHC Eksklusiivisen fotoni-fotoni prosessin havaitseminen auttaa suoraan diffraktiivisen Higgsin tuotontodennäköisyyden ennustamista LHC ympäristössä. Ekslusiivisen fotoni-fotoni prosessin laskelmasta suoraviivainen siirros diffraktiivisen Higgs-prosessin laskelmaan. Prosessi-kandidaatteja on havaittu CDF:ssä, mutta riittämättömällä statistiikalla. Etsittävä huonompia fotoneja laajemmalta alueelta mm. hyvin alhaisella energialla. Kehitettävä uusia fotonin tunnistamismenetelmiä. Eteenpäin jatkavat protonit mahdottomia havaita, etsittävä hiljaisia ilmaisinalueita mahdollisimman etusuuntaisesti. Etsintä uloitettava rajalle, joka mahdollistaa mahdollisesti vielä löytämättömän diffraktiivisen fysiikan löytämisen Tevatronilla. 32
33 Eksklusiivinen fotoni-fotoni Prosessista on havaittu aiemmassa analyysissä kolme kandidaattia. Erittäin puhtaita Ei ratoja, eli jäljettömiä Kaikki energia luovutettuna sähkömagneettiseen kalorimetriin Elektronista jää jälkiä rata-ilmaisimiin. hyviä fotoni-kandidaatteja Jatkossa siirryttävä suttuisempaan ympäristöön. Tositaiseksi riittämätön löydön varmistamiseen. Hyvä motivaatio pyrkiä varmentamaan havainto. 33
34 Vektori-bosoni-fuusio Eräs LHC-kiihdyttimen discovery-kavanista. Tevatronilla ei mahdollisuuksia edes eksessiin, mutta pieni kontribuutio lopulliseen Higgs-kombinaatioon. Hyvä harjoitusalusta LHC-analyysiä varten. Kuten muutkin Higgs-analyysit Tevatronilla, tarjoaa laajan alueen kehittää analyysiä parantavia tekniikoita. b-jetien tunnistaminen b-jetien energianmittauksen kalibrointi signaalin kaivaminen massivisesta vahvan vuorovaikutuksen taustasta, kertalukua 1:1600! Prosessilla hieno nimi kerrottavaksi baariillassa! 34
35 Higgsin-bosoni Higgsin-bosoni on viimeinen Standardimallin (SM) hiukkanen jota ei ole kokeellisesti vahvistettu tai pois suljettu. Teoriassa Higgsin-bosoni antaa aineelle massan vuorovaikuttamalla Higgsin-kentän kanssa. Matemaattisesti tarpeen SM:ssä jotta teoria olisi matemaattisesti täydellinen. Saattaa olla myös supersymmetrinen, ei aiheena tänään. Omat analyysi-ryhmät luonnollisesti etsivät myös näitä prosesseja. 35
36 Motivaatio Higgsin etsinnälle Standardimallista voidaan laskea Higgsin massa perustuen top-kvarkin sekä W-bosonin massamittauksiin. Laskelmat ennustavat Higgsin olevan suhteellisen kevyt! Tevatron tulokset ovat poissulkeet alueen 160 GeV lähettyvillä 95% varmuudella. CERN:n edellinen LEP-kiihdytin poissulkenut massat < 114 GeV. Lähes lähtenyt jo lentoon... Viimeinen puristus Tevatronilla suorittaa etsintä jäljellä olevalla massa alueella GeV. Tavoitteena signaalin eksessi tai evidenssi tai vaihtoehtoisesti Higgsin poissulkeminen 95% varmuudella. 36
37 Oma väitöstyö Oma väitöstyö keskittyy Higgsin-bosonin etsintään prosessissa missä Higgs syntyy yhdessä W-bosonin kanssa. Haasteena edelleen suuri tausta, noin 1/100. b-hajoamiset näyttäytyvät sekundaari-vertekseinä törmäyksissä. Tunnnistettava nämä verteksit. b-jetien energianmittauksen kalibrointia W-bosoni toimii merkkinä mielenkiintoisen prosessin tapahtumisesta. Kehitettävä b-hajoamisten tunnistamista Prosessi jossa Higgs syntyy yksin on liki mahdoton erottaa vahvan vuorovaikutuksen aiheuttamasta taustasta. Higgs rekonstruoidaan b-jeteistä. leptonien tunnistaminen W-hajoamisesta Keskittyen elektroneihin sekä muoneihin. Oma ryhmä tutkii tau-hajoamisia. Signaalin kaivamista taustasta multivariantti tekniikoilla tai laskennalisesti erittäin raskaalla matriisi-elementti 37 tekniikalla.
38 Neuroverkot Multivariantti-tekniikka, jossa simulaatioilla pyritään opettamaan funktio tunnistamaan signaalia taustasta binääri-klassifikaatio. Tai etsitään mielenkiintoisia funktioita regressio-analyysi. Ottavat korrelaatiot huomioon by design. Ajoittaisesta, eripaikoissa nousevasta hypestä huolimatta, luonnontieteilijälle lähinnä epälineaaristen polynomien kertoimien määritämistä sekä koneoppimista. Tilastollinen menetelmä muiden joukossa. Opetettava (yleensä) simulaatioilla: Hypestä kertoo oppimisalgoritmien, välillä suloiset nimet, neurobayes(trademark), neat, hypercube, kernel-aktivaatio... Käytettävä muuttujia jotka ovat hyvin mallinnetuja. Ulostulon toimivuus todistettava datalla, mielellään kontrolli-alueessa. Ekstrapoloivat huonosti... 38
39 Neuroverkot Koneoppimisessa tutkitaan hyvinkin monimutkaisia verkkoja. Fysiikassa suhteellisen yksinkertaiset verkot riittäviä kuvaamaan tarvittavia funktioita. Neuroverkko on globaali-funktio Yksi kerros kuvantaa minkä tahansa jatkuvan funktion. Kaksi kerrosta minkä tahansa epäjatkuvan funktion. Ei matemaattista syytä käyttää yli kahta kerrosta. 39
40 b-jetti energiakorjaus,motivaatio Ylivoimaisesti paras luokittelija Higgs-signaalin havaitsemiseksi taustasta on sen rekonstruoitu massapiikki. Higgs luonnollisesti rekonstruoidaan hajoamistuotteistansa, eli tässä tapauksessa bjeteistä. Oleellinen parametri on b-jetin energian mittaaminen. Parempi/tarkempi energianmittaus tarkoittaa parempaa massaresoluutiota. Peukalosääntönä pidetään: 10% parannus resoluutiossa vastaa 10% lisäystä saatavilla olevassa statistiikassa. Jetejä rekonstruiodaan lukuisilla erilaisilla algoritmeilla. Käytännössä tarkoittaa regressio-analyysiä, tai helpommin, korjausfunktion sovittamista. Käytettiin ensimmäisen kerran 2009 kesällä julkaistussa tuloksessa. Ei pyritä luomaan uutta algoritmia, vaan korjaus olemassa olevaan ja yleisesti käytettyyn algoritmiin. B-jetien energian korjaus neuroverkolla: Higgs näkyy terävämpänä piikkinä taustasta. Noin 9% parannus lopulliseen tulokseen. Kesällä 2010 uusi korjaussarja... tulos julkaistaan ICHEP 2010-konferenssissa. 40
41 b-jetti energiakorjaus, tekniikka Nykyinen analyysi käyttää ns. JetClu04jettialgoritmia. Saatavilla 7 tasoa erilaisia korjauksia. WH-analyysi pysähtyy tasossa 5, jonka jälkeen sovitetaan oma korjaus. Annetaan neuroverkolle tason 5 energia, liikemäärä, raaka-energia, bhajoamisetäisyys, hajoamisetäisyyden virhe, jetin massa, sekundaari-verteksin liikemäärä, jetin sisällä olevien ratojen liikemäärien summa sekä suurimman liikemäärän omaavan radan liikemäärä. Ulostulona skaala, jolla korjataan energiaa kohti oikeaa arvoa. Neuroverkon harjoitus toteutetaan simulaatioilla, joissa oikea arvo tunnetaan. 41
42 b-jetti energiakorjaus, resoluutio Kesä 2009 korjaus paransi resoluutiota n. 15% 11%. Signaalipiikin alta noin 10-20% taustapoistuma. Noin 30% parannus. Puhtaampi signaali. Kesä 2010 tulos tulee sisältämään 4 korjausta erilaisille b-jetti kategorioille. Menetelmä kopioitu viiteen muuhun analyysiin. Myös muut tulevat osallistumaan menetelmän kehitykseen tulevaisuudessa (toivottavasti). 42
43 Isoloidut radat W-bosonin hajoaminen merkki mahdollisesta WH-prosessista. Lisä-statistiikan saavuttamiseksi pyrittävä tunnistamaan myös ei-täydellisesti rekonstruoituja elektroneja sekä muoneja. Isoloituja hiukkasratoja yhdessä hävinneen energian kanssa, eli neutriino-kandidaatin. Varattu yksinäinen hiukkasrata joka esiintyy muusta rata-aktiviteetista erillään. Täydentää elektroni ja muoni ilmaisimien aukot. R. Orava toimii yhtenä kolmesta godparentista edelliselle hyväksytylle analyysille. Vastuussa auttamaan analyysi-ryhmää saamaan tulos Physical Review Letter julkaisukelpoiseksi. 43
44 Roma-tagger Pyrittävä tunnistamaan sekundaari-verteksejä b-hajoamisista. Yleisesti lasketaan impact-paremetreja käyttäen rekonstruoituja hiukkasratoja. Ongelmana rajoitettu resoluutio sekä kohina... Multivarianttitekniikka joka pyrkii käyttämään myös muita bhajoamisille tunnusomaisia piirteitä. Ratojen liikemäärät, varaukset, lukumäärä, jetien energia, liikemäärä, leveys... jne... Menetelmä validoitu top-kvarkkien b-jetien tunnistamisessa. Top-kvarkkien b-jetit tarjoavat myös kalibrointiympäristön. b-hajoamisia 44
45 Bayesian Neural Network approach Kesän 2009 WH-analyysi käytti Bayesian oppimismenetelmää neuroverkon kouluttamisessa tunnistamaan Higgs-signaali taustaprosesseista. Higgs massapiikki ylivoimaisesti paras muuttuja tunnistamaan signaali taustasta, muut muuttujat kantavat täydentävää informaatiota. Tavoitteena luokitella taustaprosessit arvoon nolla ja signaliprosessit arvoon yksi. Binääri-klassifikaatio Yhteensä 4 b-kategoriaa, 11 leptoni-kategoriaa ja 11 massapistettä. Osa leptoni-kategorioista yhdistettin, mutta lopussa edelleen 115 erilaista luokittelijaa! Hillitön kirjanpito ongelma... fyysikot tunnetusti huonoja kirjanpitäjiä... Yhdeksän sisäänmenevää muuttujaa Esimerkissä: seitsemän sisäänmenevää muuttujaa yhtenä muuttujana b-jet energiakorjauksia käyttäen laskettu kahden jetin invariantti massa 45
46 Esimerkki BNN muuttujista 46
47 Esimerkki BNN muttujia 47
48 BNN-diskriminantti, keskialueen leptonit logaritminen 48
49 BNN, yhdistetty diskriminantti, yksi b-kategoria, kaikki leptonit 49
50 BNN, tulos Odotettu sensitiivisyys x-kertaa standardimallin ennuste eri Higgs massoille. Kyseinen analyysi sensitiivinen kevyelle Higgsille. Pyrittävä saavuttamaan sensitiivisyys 1xSM. Katkoviivalla sensitiivisyys nollahypoteesille. Yhtenäisellä viivalla mitattu sensitiivisyys. Yhtenäisen viivan erotessa katkoviivasta, merkki mahdollisesta vastarinnasta saavuttaa nollahypoteesi. Hyvin yhden standardipoikkeaman 50 sisällä.
51 WH-Analysis Modules (WHAM) Lukuisat jatko-opiskelijat osallistuneet aikoinaan WHprosessin tutkimiseen. Monet parannukset analyysimenetelmissä jääneet henkilökohtaisten tietokoneiden kovalevyjen kiertoradoille. Halutaan luoda yhtenäinen alusta joka kombinoi kaikki parannukset. Mahdollista käyttää myös muiden prosessien tutkimiseen joissa identtinen lopputila. Käytännössä kaikki WH-taustaprosessit: Mielenkiintoisimpina: WZ, yksittäinen top-kvarkki ja kaksi sen tuottokanavaa, W+bb... Myös eksoottisempia prosesseja: Technicolor, t-prime... 51
52 Yhteenveto Fermilab jäänyt vähälle huomiolle Euroopassa. Heikohko pr-koneisto... CERN saavuttanut liki uskonnollisen hurmoksen. Tevatron kokeineen tarjonnut/tarjoaa loistavan paikan tehdä hiukkasfysiikkaa etulinjassa. Dataa ämpärikaupalla! LHC:tä kertaluokkaa pienempänä kokeena hyvä mahdollisuus opiskelijalle astua esiin, ottaa vastuuta, oppia ja verkostoitua. LHC tulee ajamaan ohi, luonnollisesti, mitä nopeammin sitä parempi. Myös Fermilab odottaa aikaa jolloin kaikki resurssit käytetään LHC:hen ja sen tuottaman datan analysoimiseen. LHC on liian suuri investointi jäädäksen Tevatronin tulosten varjoon. LHC:n on korkea aika mennä ohi Tevatronista. Toistaiseksi, LHC:tä ajetaan kuitenkin Tevatronin aikakaudella, toivottavasti huomenna Tevatronia ajetaan LHC:n aikakaudella. 52
Higgsin bosonin etsintä CMS-kokeessa LHC:n vuosien 2010 ja 2011 datasta CERN, 13 joulukuuta 2011
Higgsin bosonin etsintä CMS-kokeessa LHC:n vuosien 2010 ja 2011 datasta CERN, 13 joulukuuta 2011 Higgsin bosoni on ainoa hiukkasfysiikan standardimallin (SM) ennustama hiukkanen, jota ei ole vielä löydetty
LisätiedotHavainto uudesta 125 GeV painavasta hiukkasesta
Havainto uudesta 125 GeV painavasta hiukkasesta CMS-koe CERN 4. heinäkuuta 2012 Yhteenveto CERNin Large Hadron Collider (LHC) -törmäyttimen Compact Muon Solenoid (CMS) -kokeen tutkijat ovat tänään julkistaneet
LisätiedotUusimmat tulokset ATLAS-kokeen Higgs hiukkasen etsinnästä
Uusimmat tulokset ATLAS-kokeen Higgs hiukkasen etsinnästä 4. kesäkuuta 2012 ATLAS koe esitteli uusimmat tuloksensa Higgs-hiukkasen etsinnästä. Tulokset esiteltiin CERNissä pidetyssä seminaarissa joka välitettiin
LisätiedotHiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet
Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet Kati Lassila-Perini Fysiikan tutkimuslaitos Miksi hiukkasia kiihdytetään? Miten hiukkasia kiihdytetään? Mitä törmäyksessä tapahtuu? Miten hiukkasia mitataan? Esitys hiukkasfysiikan
LisätiedotHiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet
Kati Lassila-Perini Fysiikan tutkimuslaitos Miksi hiukkasia kiihdytetään? Miten hiukkasia kiihdytetään? Mitä törmäyksessä tapahtuu? Miten hiukkasia mitataan? Esitys hiukkasfysiikan näkökulmasta, vastaavia
LisätiedotOpetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014
Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014 CERN ja LHC LHC-kiihdytin ja sen koeasemat sijaitsevat 27km pitkässä tunnelissa noin 100 m maan alla Ranskan ja Sveitsin raja-alueella.
LisätiedotSuomalainen tutkimus LHC:llä. Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos
Suomalainen tutkimus LHC:llä Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos 2.12.2009 Mitä hiukkasfysiikka tutkii? Hiukkasfysiikka tutkii aineen pienimpiä rakennusosia ja niiden välisiä vuorovaikutuksia.
LisätiedotPaula Eerola 17.1.2012
Suomalainen tutkimus LHC:llä Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitostki it 17.1.2012 Mikä on LHC? LHC Large Hadron Collider Suuri Hiukkastörmäytin on CERN:ssä sijaitseva it kiihdytin, toiminnassa
Lisätiedotperushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi
8. Hiukkasfysiikka Hiukkasfysiikka kuvaa luonnon toimintaa sen perimmäisellä tasolla. Hiukkasfysiikan avulla selvitetään maailmankaikkeuden syntyä ja kehitystä. Tutkimuskohteena ovat atomin ydintä pienemmät
LisätiedotTeoreettinen hiukkasfysiikka ja kosmologia Oulun yliopistossa. Kari Rummukainen
Teoreettinen hiukkasfysiikka ja kosmologia Oulun yliopistossa Kari Rummukainen Mitä hiukkasfysiikka tutkii? Mitä Oulussa tutkitaan? Opiskelu ja sijoittuminen työelämässä Teoreettinen fysiikka: työkaluja
LisätiedotTriggeri. Tuula Mäki
Triggeri CERN Fysiikan kesäkoulu Tvärminne 24.05. 28.05.200 Sisältö Mikä on triggeri ja miksi se on tärkeä? CMS kokeen triggeri ensimmäinen ja toinen taso Harvennus (pre scaling) ja triggerin tehokkuus
LisätiedotHarvinainen standardimallin ennustama B- mesonin hajoaminen havaittu CMS- kokeessa
Harvinainen standardimallin ennustama B- mesonin hajoaminen havaittu CMS- kokeessa CMS- koe raportoi uusissa tuloksissaan Bs- mesonin (B- sub- s) hajoamisesta kahteen myoniin, jolle Standardimalli (SM)
LisätiedotYdin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1
Ydin- ja hiukkasfysiikka 04: Harjoitus 5 Ratkaisut Tehtävä a) Vapautunut energia saadaan laskemalla massan muutos reaktiossa: E = mc = [4(M( H) m e ) (M( 4 He) m e ) m e ]c = [4M( H) M( 4 He) 4m e ]c =
LisätiedotNeutriinokuljetus koherentissa kvasihiukkasapproksimaatiossa
Neutriinokuljetus koherentissa kvasihiukkasapproksimaatiossa Graduseminaari Joonas Ilmavirta Jyväskylän yliopisto 15.6.2012 Joonas Ilmavirta (JYU) Neutriinot ja cqpa 15.6.2012 1 / 14 Osa 1: Neutriinot
LisätiedotTheory Finnish (Finland) Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä)
Q3-1 Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä) Lue erillisessä kuoressa olevat yleisohjeet ennen tämän tehtävän aloittamista. Tässä tehtävässä tarkastellaan maailman suurimman hiukkasfysiikan
LisätiedotSUPER- SYMMETRIA. Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa
SUPER- SYMMETRIA Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa Teemu Löyttinen & Joni Väisänen Ristiinan lukio 2008 1. Sisällysluettelo 2. Aineen rakenteen standardimalli
LisätiedotHiukkasfysiikkaa teoreetikon näkökulmasta
Hiukkasfysiikkaa teoreetikon näkökulmasta @ CERN Risto Paatelainen CERN Theory Department KUINKA PÄÄDYIN CERN:IIN Opinnot: 2006-2011 FM, Teoreettinen hiukkasfysiikka, Jyväskylän yliopisto 2011-2014 PhD,
LisätiedotLeptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1
Mistä aine koostuu? - kaikki aine koostuu atomeista - atomit koostuvat elektroneista, protoneista ja neutroneista - neutronit ja protonit koostuvat pienistä hiukkasista, kvarkeista Alkeishiukkaset - hiukkasten
LisätiedotTampere 14.12.2013. Higgsin bosoni. Hiukkasen kiinnostavaa? Kimmo Tuominen! Helsingin Yliopisto
Tampere 14.12.2013 Higgsin bosoni Hiukkasen kiinnostavaa? Kimmo Tuominen! Helsingin Yliopisto Perustutkimuksen tavoitteena on löytää vastauksia! yksinkertaisiin peruskysymyksiin. Esimerkiksi: Mitä on massa?
LisätiedotCERN ja Hiukkasfysiikan kokeet Mikä se on? Mitä siellä tehdään? Miksi? Mitä siellä vielä aiotaan tehdä, ja miten? Tapio Lampén
CERN ja Hiukkasfysiikan kokeet Mikä se on? Mitä siellä tehdään? Miksi? Mitä siellä vielä aiotaan tehdä, ja miten? Tapio Lampén CERN = maailman suurin hiukkastutkimuslaboratorio Sveitsin ja Ranskan rajalla,
LisätiedotMitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN
Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN 17. helmikuuta 2011 ENERGIA JA HYVINVOINTI TANNER-LUENTO 2011 1 Mistä energiaa saadaan? Perusenergia sähkö heikko paino vahva
LisätiedotTeoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta
Teoreetikon kuva Teoreetikon kuva hiukkasten hiukkasten maailmasta maailmasta ja ja maailmankaikkeudesta maailmankaikkeudesta Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto Lapua 5. 5. 2012 Miten
LisätiedotNeutriino-oskillaatiot
Neutriino-oskillaatiot Seminaariesitys Joonas Ilmavirta Jyväskylän yliopisto 29.11.2011 Joonas Ilmavirta (JYU) Neutriino-oskillaatiot 29.11.2011 1 / 16 Jotain vikaa β-hajoamisessa Ytimen β-hajoamisessa
LisätiedotHiukkasfysiikka. Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto
Hiukkasfysiikka Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto Nobelin palkinto hiukkasfysiikkaan 2013! Robert Brout (k. 2011), Francois Englert, Peter
LisätiedotLHC kokeet v J.Tuominiemi /
J.Tuominiemi / 28.12.2011 LHC kokeet v. 2011 CERNin LHC törmäytin oli talviseisokissa 6.12.2010 lähtien aina helmikuuhun 2011. Laitteistoa huollettiin ja tehtiin parannustöitä. Samoin LHC koeasemia huollettiin
LisätiedotLHC -riskianalyysi. Emmi Ruokokoski
LHC -riskianalyysi Emmi Ruokokoski 30.3.2009 Johdanto Mikä LHC on? Perustietoa ja taustaa Mahdolliset riskit: mikroskooppiset mustat aukot outokaiset magneettiset monopolit tyhjiökuplat Emmi Ruokokoski
LisätiedotRobert Brout. Higgsin bosoni. S. Lehti Fysiikan tutkimuslaitos Helsinki. Francois Englert. sami.lehti@cern.ch. Peter Higgs
Robert Brout Higgsin bosoni Francois Englert S. Lehti Fysiikan tutkimuslaitos Helsinki sami.lehti@cern.ch Peter Higgs G.Landsberg in EPS-HEP 2013 2 Muutamia peruskäsitteitä 3 Leptonit: alkeishiukkasia,
LisätiedotKorrelaatiofunktio ja pionin hajoamisen kinematiikkaa
Korrelaatiofunktio ja pionin hajoamisen kinematiikkaa Timo J. Kärkkäinen timo.j.karkkainen@helsinki.fi Teoreettisen fysiikan syventävien opintojen seminaari, Helsingin yliopiston fysiikan laitos 11. lokakuuta
LisätiedotKesätöihin CERNiin? Santeri Laurila & Laura Martikainen Fysiikan tutkimuslaitos (HIP) Santeri Laurila & Laura Martikainen / HIP
Kesätöihin CERNiin? Santeri Laurila & Laura Martikainen Fysiikan tutkimuslaitos (HIP) 1 CERN LHC CMS HIP! LHC on maailman suurin hiukkaskiihdytin CERNissä Sveitsin ja Ranskan rajalla! Suomen CERN-yhteistyötä
LisätiedotHarjoitus 7: NCSS - Tilastollinen analyysi
Harjoitus 7: NCSS - Tilastollinen analyysi Mat-2.2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt Syksy 2006 Mat-2.2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1 Harjoituksen aiheita Tilastollinen testaus Testaukseen
LisätiedotKojemeteorologia. Sami Haapanala syksy 2013. Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto
Kojemeteorologia Sami Haapanala syksy 2013 Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto Mittalaitteiden staattiset ominaisuudet Mittalaitteita kuvaavat tunnusluvut voidaan jakaa kahteen luokkaan Staattisiin
LisätiedotHiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi. Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura
Hiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura Atomi Aine koostuu molekyyleistä Atomissa on ydin ja fotonien ytimeen liittämiä elektroneja Ytimet muodostuvat
LisätiedotHiukkaskiihdyttimet. Tapio Hansson
Hiukkaskiihdyttimet Tapio Hansson Miksi kiihdyttää hiukkasia? Hiukkaskiihdyttimien kehittäminen on ollut ehkä tärkein yksittäinen kehityssuunta alkeishiukkasfysiikassa. Hyöty, joka saadaan hiukkasten kiihdyttämisestä
Lisätiedot766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka
1 766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 4 Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 01 6 Radioaktiivisuus Kuva 1 esittää radioaktiivisen aineen ydinten lukumäärää
LisätiedotAlkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen:
Alkeishiukkaset Alkeishiukkaset Standarimalliin pohjautuen: Alkeishiukkasiin lasketaan perushiukkaset (fermionit) ja alkeishiukkasbosonit. Ne ovat nykyisen tiedon mukaan jakamattomia hiukkasia. Lisäksi
LisätiedotLaboratoriot ja kokeet
Laboratoriot ja kokeet Osa 2. Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos 24.5.2010 Aiheet CERN LHC ja LHC-kokeet Fermilab Tulevaisuuden suunnitelmat P. Eerola, AFO 26.5.2010 2 The Tevatron
LisätiedotVanhankaupunginkosken ultraäänikuvaukset Simsonar Oy Pertti Paakkolanvaara
Vanhankaupunginkosken ultraäänikuvaukset 15.7. 14.11.2014 Simsonar Oy Pertti Paakkolanvaara Avaintulokset 2500 2000 Ylös vaellus pituusluokittain: 1500 1000 500 0 35-45 cm 45-60 cm 60-70 cm >70 cm 120
LisätiedotMat Tilastollisen analyysin perusteet, kevät 2007
Mat-2.2104 Tilastollisen analyysin perusteet, kevät 2007 2. luento: Tilastolliset testit Kai Virtanen 1 Tilastollinen testaus Tutkimuksen kohteena olevasta perusjoukosta esitetään väitteitä oletuksia joita
LisätiedotMasterClass 14. Hiukkasfysiikan kokeet
MasterClass 14 Hiukkasfysiikan kokeet Mikko Voutilainen Helsingin yliopisto osa kalvoista: Lauri A. Wendland Hiukkasfysiikan kokeet CERNissä 1 / 54 Koe ja teoria kohtaavat Teoria Kokeet Hiukkasfysiikan
LisätiedotHyvä käyttäjä! Ystävällisin terveisin. Toimitus
Hyvä käyttäjä! Tämä pdf-tiedosto on ladattu Tieteen Kuvalehden verkkosivuilta (www.tieteenkuvalehti.com). Tiedosto on tarkoitettu henkilökohtaiseen käyttöön, eikä sitä saa luovuttaa kolmannelle osapuolelle.
LisätiedotCERN-matka
CERN-matka 2016-2017 UUTTA FYSIIKKAA Janne Tapiovaara Rauman Lyseon lukio http://imglulz.com/wp-content/uploads/2015/02/keep-calm-and-let-it-go.jpg FYSIIKKA ON KOKEELLINEN LUONNONTIEDE, JOKA PYRKII SELITTÄMÄÄN
LisätiedotAtomimallit. Tapio Hansson
Atomimallit Tapio Hansson Atomin käsite Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Filosofi Demokritos päätteli (n. 400 eaa.), että äärellisen maailman tulee koostua äärellisistä, jakamattomista hiukkasista
LisätiedotHiukkasfysiikan avointa dataa opetuskäytössä
Hiukkasfysiikan avointa dataa opetuskäytössä TkT Tapio Lampén (tapio.lampen@cern.ch) Fysiikan tutkimuslaitos HIP (sisältää materiaalia Sanni Suoniemen pro gradu -tutkimuksesta) Sisältö: CERNin ja CMS-kokeen
LisätiedotVOIKO ASUNTOHINTAKUPLAN SITTENKIN HAVAITA HELPOSTI?
1 Arvoasuntopäivä 2015 6.5.2015, Pörssitalo, Helsinki VOIKO ASUNTOHINTAKUPLAN SITTENKIN HAVAITA HELPOSTI? Elias Oikarinen KTT, Akatemiatutkija, Turun yliopiston kauppakorkeakoulu Kiinteistösijoittamisen
LisätiedotArttu Haapiainen ja Timo Kamppinen. Standardimalli & Supersymmetria
Standardimalli & Supersymmetria Standardimalli Hiukkasfysiikan Standardimalli on teoria, joka kuvaa hiukkaset ja voimat, jotka vaikuttavat luonnossa. Ympärillämme näkyvä maailma koostuu ylös- ja alas-kvarkeista
LisätiedotHiukkasfysiikan kokeet
Hiukkasfysiikan kokeet Santeri Laurila Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos (HIP) kalvot: Santeri Laurila, Kati Lassila-Perini, Mikko Voutilainen, Lauri A. Wendland Hiukkasfysiikan kokeet 1 / 54
LisätiedotPerusvuorovaikutukset. Tapio Hansson
Perusvuorovaikutukset Tapio Hansson Perusvuorovaikutukset Vuorovaikutukset on perinteisesti jaettu neljään: Gravitaatio Sähkömagneettinen vuorovaikutus Heikko vuorovaikutus Vahva vuorovaikutus Sähköheikkoteoria
LisätiedotPerusvuorovaikutukset. Tapio Hansson
Perusvuorovaikutukset Tapio Hansson Perusvuorovaikutukset Vuorovaikutukset on perinteisesti jaettu neljään: Gravitaatio Sähkömagneettinen vuorovaikutus Heikko vuorovaikutus Vahva vuorovaikutus Sähköheikkoteoria
LisätiedotHiukkasfysiikkaa. Tapio Hansson
Hiukkasfysiikkaa Tapio Hansson Aineen Rakenne Thomson onnistui irrottamaan elektronin atomista. Rutherfordin kokeessa löytyi atomin ydin. Niels Bohrin pohdintojen tuloksena elektronit laitettiin kiertämään
LisätiedotHiggsin fysiikkaa. Katri Huitu Fysiikan laitos, AFO Fysiikan tutkimuslaitos
Higgsin fysiikkaa Katri Huitu Fysiikan laitos, AFO Fysiikan tutkimuslaitos Sisällys: Higgsin teoriaa Tarkkuusmittauksia Standardimallin Higgs Supersymmetriset Higgsit Vahvasti vuorovaikuttava Higgsin sektori
LisätiedotIdentifiointiprosessi
Alustavia kokeita Identifiointiprosessi Koesuunnittelu, identifiointikoe Mittaustulosten / datan esikäsittely Ei-parametriset menetelmät: - Transientti-, korrelaatio-, taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi
LisätiedotAlkuaineita luokitellaan atomimassojen perusteella
IHMISEN JA ELINYMPÄRISTÖN KEMIAA, KE2 Alkuaineen suhteellinen atomimassa Kertausta: Isotoopin määritelmä: Saman alkuaineen eri atomien ytimissä on sama määrä protoneja (eli sama alkuaine), mutta neutronien
LisätiedotAineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto
Aineen olemuksesta Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto Miten käsitys aineen perimmäisestä rakenteesta on kehittynyt aikojen kuluessa? Mitä ajattelemme siitä nyt? Atomistit Loogisen päättelyn
LisätiedotMustien aukkojen astrofysiikka
Mustien aukkojen astrofysiikka Peter Johansson Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto Kumpula nyt Helsinki 19.2.2016 1. Tähtienmassaiset mustat aukot: Kuinka isoja?: noin 3-100 kertaa Auringon massa, tapahtumahorisontin
LisätiedotSovellettu todennäköisyyslaskenta B
Sovellettu todennäköisyyslaskenta B Antti Rasila 8. marraskuuta 2007 Antti Rasila () TodB 8. marraskuuta 2007 1 / 18 1 Kertausta: momenttimenetelmä ja suurimman uskottavuuden menetelmä 2 Tilastollinen
LisätiedotMikä on CERN? Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire
Mikä on CERN? Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire CERN on maailman suurin hiukkasfysiikan tutkimuslaitos Ranskan ja Sveitsin rajalla lähellä Geneveä Peruste;u 1954 Suomi lii;yi 1991 21 jäsenmaata
LisätiedotAtomimallit. Tapio Hansson
Atomimallit Tapio Hansson Atomin käsite Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Filosofi Demokritos päätteli (n. 400 eaa.), että äärellisen maailman tulee koostua äärellisistä, jakamattomista hiukkasista
Lisätiedoterilaisten mittausmenetelmien avulla
Säteilynkestävien pii-ilmaisimien ilmaisimien karakterisointi erilaisten mittausmenetelmien avulla Motivaatio sekä taustaa Miksi Czochralski-pii on kiinnostava materiaali? Piinauhailmaisimen toimintaperiaate
LisätiedotKorkean resoluution ja suuren kuva-alueen SAR
Korkean resoluution ja suuren kuva-alueen SAR MATINE tutkimusseminaari 17.11.2016 Risto Vehmas, Juha Jylhä, Minna Väilä, Ari Visa Tampereen teknillinen yliopisto Signaalinkäsittelyn laitos Hankkeelle myönnetty
LisätiedotAine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos
Aine ja maailmankaikkeus Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos Lahden yliopistokeskus 29.9.2011 1900-luku tiedon uskomaton vuosisata -mikä on aineen olemus -miksi on erilaisia aineita
LisätiedotSuhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa. Tapio Hansson
Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa Tapio Hansson Laskentoa SI-järjestelmä soveltuu hieman huonosti kvantti- ja hiukaksfysiikkaan. Sen perusyksiköiden mittakaava
LisätiedotHiukkasfysiikan kokeet
Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos (HIP) kalvot: Santeri Laurila,, Mikko Voutilainen, Lauri A. Wendland 1 / 54 Fysiikan teoria ja kokeet Teoria Kokeet 1. Hiukkaskiihdyttimet 2. Ilmaisimet 3. Data-analyysi
LisätiedotTarkastellaan tilannetta, jossa kappale B on levossa ennen törmäystä: v B1x = 0:
8.4 Elastiset törmäykset Liike-energia ja liikemäärä säilyvät elastisissa törmäyksissä Vain konservatiiviset voimat vaikuttavat 1D-tilanteessa kappaleiden A ja B törmäykselle: 1 2 m Av 2 A1x + 1 2 m Bv
LisätiedotAlkeishiukkaset. perushiukkaset. hadronit eli kvarkeista muodostuneet sidotut tilat
Alkeishiukkaset perushiukkaset kvarkit (antikvarkit) leptonit (antileptonit) hadronit eli kvarkeista muodostuneet sidotut tilat baryonit mesonit mittabosonit eli vuorovaikutuksien välittäjähiukkaset Higgsin
LisätiedotFYSH300 Hiukkasfysiikka valikoe, 4 tehtavaa, 3h. Palauta kysymyspaperit ja taulukot vastauspaperisi mukana!
FYSH300 Hiukkasfysiikka 20.5.201. 2. valikoe, 4 tehtavaa, 3h. Palauta kysymyspaperit ja taulukot vastauspaperisi mukana! 1. a) Tarkastellaan alla olevaa ylempaa kuvaa, jossa on kuvattuna mittaustulos sironnan
LisätiedotIntegrointialgoritmit molekyylidynamiikassa
Integrointialgoritmit molekyylidynamiikassa Markus Ovaska 28.11.2008 Esitelmän kulku MD-simulaatiot yleisesti Integrointialgoritmit: mitä integroidaan ja miten? Esimerkkejä eri algoritmeista Hyvän algoritmin
LisätiedotFysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista
Fysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista "Perhaps a thing is simple if you can describe it fully in several different ways without immediately knowing that you are describing the same thing."
LisätiedotNeutriinofysiikka. Tvärminne Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto
Neutriinofysiikka Tvärminne 27.5.2010 Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto Neutriinon keksiminen Ongelma 1900-luvun alusta: beetahajoamisessa syntyvän neutriinon energiaspektri on jatkuva.
LisätiedotTilastollinen testaus. Vilkkumaa / Kuusinen 1
Tilastollinen testaus Vilkkumaa / Kuusinen 1 Motivointi Viime luennolla: havainnot generoineen jakauman muoto on usein tunnettu, mutta parametrit tulee estimoida Joskus parametreista on perusteltua esittää
LisätiedotSovellettu todennäköisyyslaskenta B
Sovellettu todennäköisyyslaskenta B Antti Rasila 16. marraskuuta 2007 Antti Rasila () TodB 16. marraskuuta 2007 1 / 15 1 Epäparametrisia testejä χ 2 -yhteensopivuustesti Homogeenisuuden testaaminen Antti
LisätiedotS Laskennallinen systeemibiologia
S-114.2510 Laskennallinen systeemibiologia 3. Harjoitus 1. Koska tilanne on Hardy-Weinbergin tasapainossa luonnonvalintaa lukuunottamatta, saadaan alleeleista muodostuvien eri tsygoottien genotyyppifrekvenssit
LisätiedotFysiikan Nobel 2008: Uusia tosiasioita aineen perimmäisistä rakenneosasista
Fysiikan Nobel 2008: Uusia tosiasioita aineen perimmäisistä rakenneosasista K. Kajantie keijo.kajantie@helsinki.fi Tampere, 14.12.2008 Fysiikan (teoreettisen) professori, Helsingin yliopisto, 1970-2008
LisätiedotHow to Support Decision Analysis with Software Case Förbifart Stockholm
How to Support Decision Analysis with Software Case Förbifart Stockholm (Valmiin työn esittely) 13.9.2010 Ohjaaja: Prof. Mats Danielson Valvoja: Prof. Ahti Salo Tausta -Tukholman ohikulkutien suunnittelu
LisätiedotHavaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Datan käsittely. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos
Datan käsittely Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos kevät 2013 3. Datan käsittely Luennon sisältö: Havaintovirheet tähtitieteessä Korrelaatio Funktion sovitus Aikasarja-analyysi 3.1 Havaintovirheet Satunnaiset
LisätiedotAlgoritmit 2. Luento 13 Ti Timo Männikkö
Algoritmit 2 Luento 13 Ti 30.4.2019 Timo Männikkö Luento 13 Simuloitu jäähdytys Merkkijonon sovitus Horspoolin algoritmi Ositus ja rekursio Rekursion toteutus Algoritmit 2 Kevät 2019 Luento 13 Ti 30.4.2019
LisätiedotMonissa fysiikan probleemissa vaikuttavien voimien yksityiskohtia ei tunneta
8 LIIKEMÄÄRÄ, IMPULSSI JA TÖRMÄYKSET Monissa fysiikan probleemissa vaikuttavien voimien yksityiskohtia ei tunneta Tällöin dynamiikan peruslain F = ma käyttäminen ei ole helppoa tai edes mahdollista Newtonin
Lisätiedotpitkittäisaineistoissa
Puuttuvan tiedon käsittelystä p. 1/18 Puuttuvan tiedon käsittelystä pitkittäisaineistoissa Tapio Nummi tan@uta.fi Matematiikan, tilastotieteen ja filosofian laitos Tampereen yliopisto Puuttuvan tiedon
LisätiedotABHELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Tilastollinen testaus Tilastollinen testaus Tilastollisessa testauksessa tutkitaan tutkimuskohteita koskevien oletusten tai väitteiden paikkansapitävyyttä havaintojen avulla. Testattavat oletukset tai
LisätiedotMikroskooppisten kohteiden
Mikroskooppisten kohteiden lämpötilamittaukset itt t Maksim Shpak Planckin laki I BB ( λ T ) = 2hc λ, 5 2 1 hc λ e λkt 11 I ( λ, T ) = ε ( λ, T ) I ( λ T ) m BB, 0 < ε
LisätiedotFlrysikko Higgs iuhli. löytymistä 4. z.totz
H elsin 6tN S.rrwonÄ1..7.A0,S Vahva todiste himoitusta Higgsistä Higgsin hiukkasta on kaivattu tukemaan fysiikan perusteoriaa. Mutta vielä pitäisi varrnistaa pari asiaa. Nyt on löytynyt sen näköinen hiukkanen'
Lisätiedoteriste C K R vahvistimeen Kuva 1. Geigerilmaisimen periaate.
Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 5: RADOAKTVSUUSTYÖ Teoriaa Radioaktiivista säteilyä syntyy, kun radioaktiivisen aineen ytimen viritystila purkautuu
LisätiedotKojemeteorologia (53695) Laskuharjoitus 1
Kojemeteorologia (53695) Laskuharjoitus 1 Risto Taipale 20.9.2013 1 Tehtävä 1 Erään lämpömittarin vertailu kalibrointistandardiin antoi keskimääräiseksi eroksi standardista 0,98 C ja eron keskihajonnaksi
LisätiedotVärähtelymittaus Tämän harjoituksen jälkeen:
Värähtelymittaus Tämän harjoituksen jälkeen: ymmärrät mittausvahvistimen käytön ja differentiaalimittauksen periaatteen, olet kehittänyt osaamista värähtelyn mittaamisesta, siihen liittyvistä ilmiöstä
LisätiedotKoulussamme opetetaan näppäilytaitoa seuraavan oppiaineen yhteydessä:
TypingMaster Online asiakaskyselyn tulokset Järjestimme toukokuussa asiakkaillemme asiakaskyselyn. Vastauksia tuli yhteensä 12 kappaletta, ja saimme paljon arvokasta lisätietoa ohjelman käytöstä. Kiitämme
LisätiedotSUHTEELLISUUSTEORIAN TEOREETTISIA KUMMAJAISIA
MUSTAT AUKOT FAQ Kuinka gravitaatio pääsee ulos tapahtumahorisontista? Schwarzschildin ratkaisu on staattinen. Tähti on kaareuttanut avaruuden jo ennen romahtamistaan mustaksi aukoksi. Ulkopuolinen havaitsija
Lisätiedotpitkittäisaineistoissa
Puuttuvan tiedon ongelma p. 1/18 Puuttuvan tiedon ongelma pitkittäisaineistoissa Tapio Nummi tan@uta.fi Matematiikan, tilastotieteen ja filosofian laitos Tampereen yliopisto mtl.uta.fi/tilasto/sekamallit/puupitkit.pdf
LisätiedotAerosolimittauksia ceilometrillä.
Aerosolimittauksia ceilometrillä. Timo Nousiainen HTB workshop 6.4. 2006. Fysikaalisten tieteiden laitos, ilmakehätieteiden osasto Projektin kuvaus Esitellyt tulokset HY:n, IL:n ja Vaisala Oyj:n yhteisestä,
LisätiedotSovellettu todennäköisyyslaskenta B
Sovellettu todennäköisyyslaskenta B Antti Rasila 22. marraskuuta 2007 Antti Rasila () TodB 22. marraskuuta 2007 1 / 17 1 Epäparametrisia testejä (jatkoa) χ 2 -riippumattomuustesti 2 Johdatus regressioanalyysiin
LisätiedotNimi: Muiden ryhmäläisten nimet:
Nimi: Muiden ryhmäläisten nimet: PALKKIANTURI Työssä tutustutaan palkkianturin toimintaan ja havainnollistetaan sen avulla pienten ainepitoisuuksien havainnointia. Työn mittaukset on jaettu kolmeen osaan,
LisätiedotOtannasta ja mittaamisesta
Otannasta ja mittaamisesta Tilastotiede käytännön tutkimuksessa - kurssi, kesä 2001 Reijo Sund Aineistot Kvantitatiivisen tutkimuksen aineistoksi kelpaa periaatteessa kaikki havaintoihin perustuva informaatio,
LisätiedotFysiikan maanalaisen tutkimuksen nykytila Suomessa
Fysiikan maanalaisen tutkimuksen nykytila Suomessa 1. kosmisten säteiden koe EMMA 2. LAGUNA-infrastruktuuritutkimus Timo Enqvist Oulun yliopisto Oulun Eteläisen instituutti IX Kerttu Saalasti -seminaari,
LisätiedotGSRELE ohjeet. Yleistä
GSRELE ohjeet Yleistä GSM rele ohjaa Nokia 3310 puhelimen avulla releitä, mittaa lämpötilaa, tekee etähälytyksiä GSM-verkon avulla. Kauko-ohjauspuhelin voi olla mikä malli tahansa tai tavallinen lankapuhelin.
LisätiedotKvarkkiaineen tutkimus CERN:n ALICE-kokeessa
Kvarkkiaineen tutkimus CERN:n ALICE-kokeessa Sami RäsänenR SISÄLTÖ: Vahvojen vuorovaikutusten teorian (=QCD) historiaa Olomuodon muutos ydinaineesta kvarkkiaineeseen Kvarkkiaineen kokeellinen tutkimus,
LisätiedotLämpötilan ja valssausvoiman tilastollinen mallintaminen levyvalssauksessa
Lämpötilan ja valssausvoiman tilastollinen mallintaminen levyvalssauksessa VaProKe projekti (Ruukki, TEKES) Intelligent Systems Group, ILMARI JUUTILAINEN, 24.11.2011 Sisältö Projektin tavoitteet Voimamallinnuksen
LisätiedotINSINÖÖRIN NÄKÖKULMA FYSIIKAN TEHTÄVÄÄN. Heikki Sipilä LF-Seura
INSINÖÖRIN NÄKÖKULMA FYSIIKAN TEHTÄVÄÄN Heikki Sipilä LF-Seura 18.9.2018 Sisältö Henkilökohtaista taustaa Insinööri ja fysiikka Dimensioanalyysi insinöörin menetelmänä Esimerkki havainnon ja teorian yhdistämisestä
Lisätiedot1 Johdanto. 2 Lähtökohdat
FYSP106/K4 VIRITYSTILAN ELINAIKA 1 Johdanto Työssä tutustutaan hajoamislakiin ja määritetään 137 Ba:n viritystilan 661.7 kev keskimääräinen elinaika ja puoliintumisaika. 2 Lähtökohdat 2.1 Radioaktiivinen
Lisätiedot3.4 Liike-energiasta ja potentiaalienergiasta
Työperiaatteeksi (the work-energy theorem) kutsutaan sitä että suljetun systeemin liike-energian muutos Δ on voiman systeemille tekemä työ W Tämä on yksi konservatiivisen voiman erityistapaus Työperiaate
LisätiedotTEEMU ROOS (KALVOT MUOKATTU PATRIK HOYERIN LUENTOMATERIAALISTA)
JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS (KALVOT MUOKATTU PATRIK HOYERIN LUENTOMATERIAALISTA) KONEOPPIMISEN LAJIT OHJATTU OPPIMINEN: - ESIMERKIT OVAT PAREJA (X, Y), TAVOITTEENA ON OPPIA ENNUSTAMAAN Y ANNETTUNA X.
LisätiedotRadioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty.
Fysiikan laboratorio Työohje 1 / 5 Radioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty. 1. Työn tavoite Työn tavoitteena on tutustua ionisoivaan sähkömagneettiseen säteilyyn ja tutkia sen absorboitumista
LisätiedotMittaustulosten tilastollinen käsittely
Mittaustulosten tilastollinen käsittely n kertaa toistetun mittauksen tulos lasketaan aritmeettisena keskiarvona n 1 x = x i n i= 1 Mittaustuloksen hajonnasta aiheutuvaa epävarmuutta kuvaa keskiarvon keskivirhe
Lisätiedot