23-27 novembro de 2009 Alberto Santoro 1

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1 23-27 novembro de 2009 Alberto Santoro 1

2 Feira Internacional da Amazonia Manaus Amazonas de novembro de 2009 Roteiro Alberto Santoro UERJ novembro de 2009 Alberto Santoro 2

3 A Energia é por sí só o mais importante desafio que a humanidade está enfrentando. Isto quer dizer Energia Limpa! E Significa que deve haver um envolvimento de toda a Sociedade de Ciência e Tecnologia No Brasil O LHC gasta 800 GWh (2009) =19MEuros TW Wh novembro de 2009 Alberto Santoro 3

4 Gostaria de iniciar i i dizendo d que não sou especialista de energia elétrica mas nos trabalhos que fazemos no CERN problemas que envolve a questão da Energia Limpa e Renovável e todo tipo de problema que mexe com o meio ambiente. A preocupação com os efeitos no meio ambiente é obrigatório. Um exemplo recente e aliás um alerta para a indústria eletrônica no Brasil, só são aceitáveis placas com Hallogene Free. As razões são: Resistente ao Fogo (incêndio) Fumaça sem toxicidade Prevenção da Corrisividade (Eletrônica) Aplicações a ambientes de alta temperatura Os fabricantes de placas de Hallogen Free São considerados verdes novembro de 2009 Alberto Santoro 4

5 A Física de Altas Energias é o lugar onde surgem pesquisas de alta tecnologia em abundância incluindo fontes novas de energia. Em não sendo especialista de fontes de energia vou me concentrar em: O que A Física Experimental de Altas Energias com aceleradores de Particulas pode contribuir para o problema em pauta. Antes não me furtarei de dizer algumas palavras sobre a Energia Limpa. A questão que estamos colocando agora não é somente procurar novas fontes de energia (carvão, petroleo e outras) mas sim Fontes de energia limpa e renovável. A nossa civilização está ameaçada na sua sobrevivência, como vimos ontem na Palestra do Dr. Matarazzo. É preciso portanto acelerar a Inovação novembro de 2009 Alberto Santoro 5

6 Fontes de Energia Renovável: Energia Solar Energia Eólica - Energia hidroeletrica Energia das Marés Biocombustíveis -. As Fontes de Energia Renováveis nem sempre são totalmente Limpas! No sentido que mexem com o meio ambiente, e algumas, muito fortemente. As pesquisas em aceleradores vão da Transmutação (Problema ligado ao lixo atômico) até a tentativa de descobrir processos que produzam mais energia do que a injetada como no caso da Fusão novembro de 2009 Alberto Santoro 6

7 Como todos aqui sabem, o problema é complexo e precisa de solução sólida. Como Pesquisador em Física e lidando com experimentos de alta tecnologia muitas vezes obrigado a inventar sua própria instrumentação, acredito que só poderá ser viabilizada uma solução se nos propusermos a estudar a questão dentro de um verdadeiro d (multidisciplinar) INSTITUTO DA ENERGIA LIMPA E RENOVÁVEL dentro talvez de um Instituto de Física Multidisciplinar. Com ênfase em Novos Materiais, Termodinâmica, Instrumentação, Física de Partículas, e algumas outras matérias as fundamentais para a formação de um novo profissional O Engenheiro da Energia Estratégica. Não há um caminho somente, mas certamente a solução é o uso de múltiplas fontes de energias novembro de 2009 Alberto Santoro 7

8 Mas vamos às curiosidades do Momento. Há apenas três dias dois prótons se chocaram no LHC. Mensagem do Diretor do CERN: Geneva, 20 November Particle beams are once again circulating in the world s most powerful particle accelerator, CERN* s Large Hadron Collider (LHC). This news comes after the machine was handed over for operation on Wednesday morning. A clockwise circulating beam was established at ten o'clock this evening. This is an important milestone on the road towards first physics at the LHC, expected in A Alegria desses momentos é uma experiência maravilhosa para quem faz ciência neste lugar novembro de 2009 Alberto Santoro 8

9 O CERN foi fundado na onda do final da segunda guerra Para desenvolver as pesquisas no que existe it de mais Fundamental. As Interações Fundamentais da Natureza. Como spin-off foram inventadas novas tecnologias, nesse grande Laboratório e no FERMILAB que foram fundamentais para o desenvolvimento da Energia Nuclear e para o desenvolvimento industrial, como da Eletrônica rápida, a Instrumentação Médica, a comunicação (WWW), aceleradores para tratamento do Câncer, fábrica de radio-isotopos, a Fotônica, etc. Vou mostrar então um pouco do aparatus construído por Físicos, Engenheiros, Cientístas da Computação, e com os quais trabalhamos para realizar os grandes experimentos em Altas Energias novembro de 2009 Alberto Santoro 9

10 O LHC o maior e mais complexo acelerador de Partículas já construído é um colisor de prótons. A construção do LHC começou em 2000 e tem as seguintes caracteristicas: 27 Km de circunferência, a 100 m de profundidade, acelera prótons até 7 TeV e faz colisões próton x próton a 14 TeV no SCM. São 1800 magnetos Supercondutores u e 7000 Km de fios supercondutores 120 T de Helio (700 mil litros) à 1,9 K 1,15 x Particulas/bunch novembro de 2009 Alberto Santoro 10

11 Fluxo de Dados computados On(Off) line para o CMS 26 Km novembro de 2009 Alberto Santoro 11

12 The LHC = Proton - Proton Collider novembro de 2009 Alberto Santoro 12

13 Curiosidades do LHC É o lugar mais vazio do sistema solar O vácuo no tubo do feixe é o mesmo que o encontrado no espaço interplanetário A pressão é da ordem de 1/10 th da encontrada na superficie da lua novembro de 2009 Alberto Santoro 13

14 Curiosidades do LHC Onde correm os objetos mais rápidos do mundo Prótons percorrem 27 km a % % da velocidade da luz. Se chocam 40,000,000 vezes por segundo Souvik Das novembro de 2009 Alberto Santoro 14

15 Curiosidades do LHC É um dos lugares mais frios do Universo ( C) E ao mesmo tempo um dos mais quentes Souvik Das As violentas colisões correspondem a temperaturas que são bilhões de vezes maior que coração do sol novembro de 2009 Alberto Santoro 15

16 Para a Física Este é O PROBLEMA LHC: 109 collisões/sec 1/1012 Poder de Seleção Estima-se 1 Higgs para cada eventos Todas essas informações sugeriram g tomar a decisão pela adoção da GRID como uma nova arquitetura i de computação científica Hans Hoffman novembro de 2009 Alberto Santoro 16

17 COMO EVOLUIRAM OS GRANDES ACELERADORES? Dessa simples figura decorre uma quantidade muito Grande e significativa ifi de tecnologias para que possamos dar conta das consequências do número de eventos produzidos. Balloon (30 Km) CD stack with 1 year LHC data! 20 (~ 20 Km) Petabytes/ano Concorde (15 Km) Mt. Blanc (4.8 Km) 2808 bunches em cada feixe prótons por bunch novembro de 2009 Alberto Santoro 17

18 SMALL CONTROL ROOM NO MUNDO CMS novembro de 2009 Alberto Santoro 18

19 Para matar a curiosidade Some objects moved by 50 cm (longitudinally) R. Aymar PECFA 28/11/08 Cryostat pedestals Damaged quadrupole-dipole dipole connection novembro de 2009 Alberto Santoro 19

20 Providências tomadas prontamente novembro de 2009 Alberto Santoro 20

21 Os grandes detectores e seus principais propósitos O ATLAS e o CMS são dois detectores de propósito p geral. Isto é, em principio com um programa de Física que abrange quase toda a Física de Partículas, dando ênfase a procura do HIGGS. ATLAS A Toroidal LHC Apparatus novembro de 2009 Alberto Santoro CMS Compact Muon Solenoid 21

22 O ALICE vai estudar o plasma de quarks e gluons e está bem direcionado i d para trabalhar com ions pesados. O LHCb vai estudar a Física do quark b em todas as suas dimensões polarizado na violação de CP, e na questão da matéria x antimatéria. LHCb ALICE A Large Ion Collider Experiment Em todos os Experimentos do LHC existem brasileiros, latino-americanos colaborando e dando contribuições importantes para o Experimento novembro de 2009 Alberto Santoro 22

23 O CMS é um detector de próposito geral, o que Significa que com ele poderemos estudar quase todos os tópicos de Física de Particulas. As propriedades Físicas do CMS são: 21 metros de Comprimento 15 metros de diâmetro,15 metros de altura e pesa Toneladas. O Detector é composto de muitos subdetectores, como veremos a seguir. O campo magnético de seu solenoide tem 4 Tesla o que significa que é vezes maior que o campo magnético da terra. A colaboração CMS tem 3600 cientistas Trabalhando, 3600 cientistas e engenheiros de 183 Institutos e 38 países novembro de 2009 Alberto Santoro 23

24 UERJ-Pesquisadores 1. Alberto Santoro 2. Andre Sznajder 3. Carley Martins 4. José R. Mahon(*) 5. Helio Nogima 6. Luiz Mundim 7. Vitor Oguri 8. Wanda Prado 9. Wagner Carvalho 10. Marcia Begalli (*) 11. Juan Goicochea (1) CBPF Pesquisadores 1. M.E.Pol 2. G. Alves 3. M. Souza (1) Pos-Docs (*) Aguardando engajamento UERJ CBPF CEFET -UFRGS UERJ-EstudantesEstudantes Doutorado 1. Dilson de Jesus(2) 2. Sandro Fonseca(2) 3. Sheila Mara(2) 4. Eliza Melo (2) 5. Felipe Silva (2) Mestrado 6. Diego Figueiredo( 3 ) 7. Jordam Martins (3) 8. Ana T.B.G. da Rosa(3) 9. Luana S. Jorge (3) Iniciação Científica 10. Marília S.R. Carneiro(4) 11. Amanda R. Correia (4) 12. Paulo Vitor Nogueira(4) 13. Rafael H.Mendes (4) 14. Larissa M.B.Soares(4) 15. Eliene B.S.daSilva(4) 16. Eduardo Coelho (4) 17. Juliana Boaretto (4) UERJ-Engenheiros Engenheiros e Cientistas da Computação 1. Eduardo Revoredo 2. Patricia Bittencourt 3. José Afonso Sanchez 4. Diego Gomes 5. Fabiana Fortes 6. Samir Cury CEFET-Engenheiros e Cientistas da Computação 1. Alexandre Zachi 2. Jesse Werner 3. Lourival Moreira 4. André Breitinger UFRGS-Eng.e C.Comp 1. Claudio Geyer 2. Marko Petek CBPF-Estudantes 1. Caio L.F.do Couto (4) 2. Philipp do N.Gaspar(4) 3. Thiago R. Martins (4) novembro de 2009 Alberto Santoro 24

25 T2 HEPGRID BRAZIL UERJ Manaus novembro de 2009 Alberto Santoro 25

26 FP420 ZDC -140m FP420 e CASTOR (Centauro And Strange Object Research) Uma colaboração Grecia, Finlandia, Italia, Belgica e Brasil ZDC -140m novembro de 2009 Alberto Santoro FP420 26

27 Um pouco da Montagem do Detector novembro de 2009 Alberto Santoro 27

28 Vindo da Superficie novembro de 2009 Alberto Santoro 28

29 Obrigado pelo convite novembro de 2009 Alberto Santoro 29

30 10 FATOS FACINANTES DO LHC. 1. No final do tunel as máquinas escavadoras, após 27 Km encontraram-se com uma diferença de 1cm. 2. Juntando-se os 6400 filamentos supercondutores de Niobium-Titanium dos cabos produzidos para o LHC, ( de 0,007mm 007mm de espessura, 10 vezes mais fino que um fio de cabelo humano) daria para ir e voltar ao Sol 5 vezes e ainda ficaria fio para 5 viagens a lua. 3. A fonte dos prótons acelerados no CERN é o hidrogênio. usa-se apenas 2 nanogramas de hidrogênio em cada dia. Portanto, precisaríamos de funcionar 1 milhão de anos para usar 1 grama de hidrogênio. 4.A parte central do LHC será o lugar mais frio do mundo. Uma temperatura do universo muito distante e conterá ferro, aço, e todos os fios supercondutores novembro de 2009 Alberto Santoro 30

31 5. A pressão no interior dos tubos do feixe do LHC será de aproximadamente 10 vezes menor que a da lua. Este é um ultraalto vácuo. 6. Prótons circularão a 99, % da velocidade da luz, cada próton dará voltas por segundo no anel de 27 km. 7. Cada feixe de protons funcionando a Energia total prevista terá uma energia total equivalente a Energia de um TGV de 400 ton viajando a 150 km/h. É uma energia que dá para fundir 500 kg de cobre. 8. As colaborações só não tem colaboradores vindos da Antártica. 9. O sistema de magnetos contém mais de ton. de ferro que é mais do que o que foi usado na Torre Eiffel. 10.Os dados gravados dos experimentos do LHC serão suficientes para encher DVDs por ano novembro de 2009 Alberto Santoro 31

32 Não tenho dúvidas que esta é uma área do conhecimento que poderá dar muitas contribuições ao desenvolvimento científico e tecnológico. É fundamental para o desenvolvimento de soluções que se crie um ambiente de formação de pessoal competente para pensar nas possíveis opções para todos nós e não somente para uma parte do Brasil. Nossa proposta de Criar, se ainda não existe, um Instituto t de Física da Energia, como tem sido o caso no resto do mundo (O DOE nos Estados Unidos) para enfrentar os problemas colocados pelas necessidades do desenvolvimento Regional e Nacional novembro de 2009 Alberto Santoro 32