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Arnulfo Zepeda 31/10/2010

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Arnulfo Zepeda

31/10/2010

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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.

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Cuestiones que el Observatorio Pierre Auger

está analizando

� Espectro.

� Masa predominante.

� Núcleos ligeros o pesados?

Fotones? Neutrinos?� Fotones? Neutrinos?

� Anisotropía.

� Correlación con objetos astrofísicos?

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Cosmic

ray

flux

Energy

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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

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surface detector

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19 de agosto de 2009

100

1532 tanks running (for 92 tanks down) with an average uptime of 98.9%

0

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Pampa Amarilla

A. Zepeda1300-1400 msnm

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A. Zepeda

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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

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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

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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

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GZK limit (particle horizon)

++

→∆→++

+

ππγ

n

pp

0

)1236(

Cosmic microwave radiation bkgnd (2.728 K → 300 GHz)UHECR

LAWHEP II -- Dec 2007 14

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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

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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

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The Fluorescence Detector Los Leones

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The Fluorescence Detector

3.4 meter diametersegmented mirror

Aperture stop and optical filter

440 pixel camera

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20 May 2007 E ~ 1019 eV

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High Altitude Water Cherenkov (HAWC)

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levellevel

Jordan GoodmanHAWC Design April 2008

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�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).

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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

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�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.

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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

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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

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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

MEGAPROYECTOS-2006-01-55646

10 Gastos de instalación 100,000

5 Talleres de transferencia del conocimiento

100,000

TOTAL 2,100,000

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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

MEGAPROYECTOS-2006-01-55646

12

3B

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� 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

MEGAPROYECTOS-2006-01-55646

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PARTICIPANTES DE DISTRITO FEDERAL

Ricardo López (Cinvestav)

Luis Manuel Montaño (Cinvestav)

Gabriel López Castro (Cinvestav)

MEGAPROYECTOS-2006-01-55646

Gabriel López Castro (Cinvestav)

Rene Luna (IPN)

Jesús Martínez (IPN)

Rodrigo Pelayo (IPN)

Más muchos colaboradores externos en universidades estatales y en el extranjero

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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)

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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

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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

1

11

2

11

1

1

2

1

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HADROTERAPIA