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Arnulfo Zepeda
31/10/2010
INTERESES� Física Beyond the Standard Model medible. Proyecto
sometido al Conacyt con Abdel, Omar y colegas de otras instituciones
� Señales y su análisis de rayos cósmicos: Pierre Auger. Rayos gammas de la más alta energía: HAWC
� Proyectos educativos que involucren rayos cósmicos: � Proyectos educativos que involucren rayos cósmicos: MELTA
� Proyectos de movilidad de beneficio para la comunidad en México de altas energías financiados por la Unión Europea: HELEN, EPLANET
� Aplicaciones de aceleradores al tratamiento del cáncer: Hadroterapia.
Cuestiones que el Observatorio Pierre Auger
está analizando
� Espectro.
� Masa predominante.
� Núcleos ligeros o pesados?
Fotones? Neutrinos?� Fotones? Neutrinos?
� Anisotropía.
� Correlación con objetos astrofísicos?
Cosmic
ray
flux
Energy
At the highest energies, only few cosmic rays arrive per km2 per
century ! to see some, a huge detector is required
THE PIERRE AUGER OBSERVATORY
1600 detectors over 3000 km2 (triangular grid with sides of 1.5km)
and 24 telescopes
surface detector
19 de agosto de 2009
100
1532 tanks running (for 92 tanks down) with an average uptime of 98.9%
0
Pampa Amarilla
A. Zepeda1300-1400 msnm
A. Zepeda
HYBRID DESIGN
Surface Detectors:“statistical power” to detect
showers on the ground
Fluorescence Detectors:view of
the shower development
energy cross-calibrationangular resolution angular resolution
SCIENTIFIC OBJETIVES:
Spectrum: CR flux for E > 10 18 Ev
Composition: light or heavy nuclei, photons, neutrinos, others?
Arrival directions: search for anisotropies (sources)
Study of interactions at energies unreachable at accelerators
Czech RepublicCzech Republic
France France
Germany Germany
ItalyItaly
NetherlandsNetherlands
Poland Poland
PortugalPortugal
ArgentinaArgentina
AustraliaAustralia
BrasilBrasil
Bolivia*Bolivia*
MexicoMexico
USAUSA
Vietnam*Vietnam*
The Pierre Auger Collaboration
CINVESTAV
Michoacan
PueblaPortugalPortugal
Slovenia Slovenia
Spain Spain
United KingdomUnited Kingdom
Vietnam*Vietnam*
**Associate CountriesAssociate Countries
~300 PhD scientists ~300 PhD scientists from from
~70 Institutions and ~70 Institutions and 17 countries17 countries
Aim : To measure properties of UHECR with unprecedentedstatistics and precision
UNAM
What is the Greisen-Zatsepin-Kuzmin effect? (1967)
AT THE HIGHEST ENERGIES PROTONSLOOSE ENERGY BY INTERACTIONS WITHTHE COSMIC MICROWAVE BACKGROUND
pion photoproduction is possible
PROTONS WITH E > 6x1019 eV SHOULD NOT ARRIVE FROM D > 200 Mpc
pion photoproduction is possible
GZK limit (particle horizon)
++
→∆→++
+
ππγ
n
pp
0
)1236(
Cosmic microwave radiation bkgnd (2.728 K → 300 GHz)UHECR
LAWHEP II -- Dec 2007 14
PROCESSES ON THE CMBRNucleus ++++ γγγγ (MBR)
→→→→ N1 ++++ N2 ++++ p’s++++n’s++++ππππ’slt losses about 2 nucleons per Mpc⇒⇒⇒⇒ For E ≥≥≥≥ 10 EeV only protons should be considered
ProtonsIf E ≥≥≥≥ 0.5 EeV
p ++++ γγγγ →→→→ p + + + + e+ + + + + e-p ++++ γγγγ →→→→ p + + + + e+ + + + + e-
If E ≥≥≥≥ 50 EeV = 0.5 x 1020 eVp+γγγγ →→→→ {{{{
⇒⇒⇒⇒ GZK cut offGreisen – Zatsepin - Kuz’min (1966)n’s, ππππ+’s ⇒⇒⇒⇒ νννν’s
ππππ° →→→→ 2γγγγ γγγγ + γγγγ →→→→ e+e- ⇒⇒⇒⇒ Eγγγγ < 1014 eV
Exposure
Since Mérida, the Auger exposure has doubled
HiRes @ 100 EeV
2 years of full aperture
16
Now nearly ten times the AGASA exposure. Suomijarvi
HE 0353
Sommers Lodz
HiRes @ 10 EeV
The Fluorescence Detector Los Leones
The Fluorescence Detector
3.4 meter diametersegmented mirror
Aperture stop and optical filter
440 pixel camera
20 May 2007 E ~ 1019 eV
High Altitude Water Cherenkov (HAWC)
levellevel
Jordan GoodmanHAWC Design April 2008
�Es un detector de rayos gamma que está siendo construido en Sierra Negra, Puebla.�Su propósito es medir las regiones de la Galaxia con mayor flujo de rayos gamma (y cósmicos).
La colaboraciLa colaboración HAWCón HAWC
HAWCHAWC--MXMX�� INAOEINAOE
�� IAIA--UNAMUNAM
�� IFIF--UNAMUNAM
�� BUAPBUAP
HAWCHAWC--USUS
�� Maryland Maryland UniversityUniversity
�� U. California, IrvineU. California, Irvine
�� U. California, Santa CruzU. California, Santa Cruz
�� Michigan Michigan StateState UniversityUniversity�� BUAPBUAP
�� IGEOIGEO--UNAMUNAM
�� ICNICN--UNAMUNAM
�� UGTOUGTO
�� CINVESTAVCINVESTAV
�� UMSNHUMSNH
�� IPNIPN
II
�� George Mason Univ.George Mason Univ.
�� Los Los AlamosAlamos NationalNational LabLab..
�� U. New HampshireU. New Hampshire
�� PennPenn. . StateState UniversityUniversity
�� UniversityUniversity of Utah of Utah
�� UniversityUniversity of New of New MexicoMexico
�� NASA/GSFCNASA/GSFC
�Consisten en tanques de 7.3m de diámetro y 5 m de altura.
�Están hechos de acero Están hechos de acero corrugado comercial.
�Cada uno de los 300 tanques contará con 3 tubos fotomultiplicador.
Red Metropolitana
de Detectores de
MEGAPROYECTOS-2006-01-55646
de Detectores de
Chubascos Atmosféricos
Arnulfo Zepeda y Ricardo López
Departamento de Física
Cinvestav
30 de junio 2010
Objetivo: Prototipo para una Red Nacional de Detectores de Chubascos Atmosféricos
Un proyecto que involucra aestudiantes y profesores de nivel medio superior en un proyecto de nivel internacional en la excitante experiencia de la investigación científica.
MExican
Large area
Time coincidence
Array
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Objetivos:
� • Objetivo General
•Involucrar a estudiantes y profesores de nivel medio superior en la búsqueda de fenómenosasociados a los rayos cósmicos ultra energéticos mediante el análisis de datos registrados enlos detectores instalados en su escuela.
� • Objetivos Específicos
•Generar un interés científico genuino entre los estudiantes y profesores del nivel medio superior, involucrarlos en el quehacer científico , e iniciar en México la creación de una red gigantesca de detectores de rayos cósmicos sincronizados.
•Construir 10 estaciones de detección.
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•Construir 10 estaciones de detección.
•Realizar la adquisición y análisis de datos.
•Crear un programa permanente de difusión de los resultados obtenidos.
Resultados esperados
Integrar profesores y estudiantes a un proyecto científico incrementando así el nivel académico en las escuelas de nivel medio superior.
Fomentar el interés en los jóvenes por cursar carreras científicas y tecnológicas e incrementar la matrícula en las carreras de ciencias e ingenierías
Cantidad Descripción Costo(pesos)
10 Estaciones detectoras 1,750,000
10 Gastos de reparación y mantenimiento 150,000
10 Gastos de instalación 100,000
Desglose Financiero
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10 Gastos de instalación 100,000
5 Talleres de transferencia del conocimiento
100,000
TOTAL 2,100,000
A
Un triplete de detectores indican de manera Un triplete de detectores indican de manera local la llegada de un chubasco atmosféricolocal la llegada de un chubasco atmosférico
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12
3B
� La manipulación de señales provenientes de fotomultiplicadores es ya un procedimiento estándar que resulta pedagógicamente muy atractivo.
� Implica calibración, amplificación, discriminación y sincronización.
� Tanto los detectores como la electrónica y los � Tanto los detectores como la electrónica y los programas existen en versiones semi-comerciales
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PARTICIPANTES DE DISTRITO FEDERAL
Ricardo López (Cinvestav)
Luis Manuel Montaño (Cinvestav)
Gabriel López Castro (Cinvestav)
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Gabriel López Castro (Cinvestav)
Rene Luna (IPN)
Jesús Martínez (IPN)
Rodrigo Pelayo (IPN)
Más muchos colaboradores externos en universidades estatales y en el extranjero
Participantes externos
� Universidad de Guanajuato
� Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
� Centro de Bachillerato Tecnológico y de Servicios No 225
Universidad Autónoma de Sinaloa
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� Universidad Autónoma de Sinaloa
� Universidad Michoacana de San Nicolás Hidalgo
� Universidad de Nebraska (Estados Unidos)
� Universidad de Alberta (Canadá)
ALFA PROGRAMME CONFERENCE'BEST PRACTICES & RESULTS OF ALFA PROJECTS
THE FUTURE OF EU-LA COOPERATION IN HIGHER EDUCATION'Mexico City, 21st – 22nd May 2007
Program started on August 1st, 2005
L.Maiani, V. Riquer and A. Zepeda
Latin America
Argentina Brazill Chile Colombia Cuba Mexico Peru Venezuela
4
11
1
1
21
6
1 21
1
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Grants first year, first call
1
3
3
1
2
11 11
3
1
Europe
4
7
31
1
CERN DESY France Italia Portugal Spain
2
1
2
3
1
11
2
11
1
1
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HADROTERAPIA