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.

MEGAPROYECTOS-2006-01-55646

•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

13

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

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2

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1

1

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1

HADROTERAPIA