Scientists at the Large Hadron Collider (LHC) announced this month the observation, with high precision, of an extremely rare phenomenon: the decay of mesons B^­­0_s and B⁰ into two muons. These mesons can decay in several different ways, and the probabilities of these specific decays are of about 1 per each 250 million B^0­­_s mesons produced and of 1 per each 10 billion B⁰ mesons. Data analysis was made by researchers from CMS (Compact Muon Solenoid) and LHCb (Large Hadron Collider beauty), and included the participation of the São Paulo Research Analysis Center (SPRACE), which is part of the CMS collaboration.

Read the article, published in Nature, by clicking here.

“This was the first time we observed these decays with a statistical significance higher than 6 Sigma, which means that there is only one chance in one billion of the result not being real”, explains Sérgio Novaes, SPRACE coordinator. “This observation is in agreement with Standard Model predictions and is important because it can help to rule out or restrict models beyond the Standard Model which predict different decay rates”.

The observations were made in 2011 and 2012, during the first phase of LHC experiments. This year the accelerator was turned on again for a second phase and should begin data collection in the next few months, this time with an energy of 13 TeV – an increase of 5 TeV with respect to the maximum energy of the first phase.

“With higher energies and luminosities, we will be able to make even more precise measurements,” says Novaes. “The LHC will search for new particles and will test until which point the Standard Model remains valid”.

Feynman diagrams related to the decay of the analyzed mesons; c) is forbidden in the Standard Model

Beyond the Standard Model

“The Standard Model cannot explain everything,” says Eduardo Pontón, ICTP-SAIFR researcher. “We don’t know, for instance, what dark matter consistes of or why there is an imbalance in the ratio between matter and anti-matter in the composition of our universe. Observations like this one made in the LHC help to establish new boundaries for the Standard Model and new limits for theories that go beyond it and try to explain these phenomena”.

One of Pontón’s research interests is in Composite Higgs Models. According to these theories, the Higgs boson is not an elementary particle – it is composed of other sub-particles. “The Higgs is the only potentially elementary particle observed in nature, to date, that has spin 0, which introduces a fine-tuning problem” he says. “Composite Higgs Models help to explain this issue, among others.”

In addition to further study the properties of the Higgs boson, searching for new particles and for observations that diverge from the Standard Model predictions are among the objectives of this second phase of LHC experiments. SPRACE will not only continue to participate in data analysis and storage, but will also try to increase its role in the CMS collaboration.

“We are starting an instrumentation project to improve detectors used by CMS,” says Novaes. “In the past, we couldn’t observe certain phenomena because we had no sufficiently powerful equipments. Now we have the LHC running at energies that allows us to study phenomena in increasingly greater scales. We face the great challenge of exploring the unknown”.

Cientistas do Large Hadron Collider (LHC) anunciaram nesse mês de maio a observação, com altíssima precisão, de um fenômeno extremamente raro: o decaimento de mésons B^­­0_s e B⁰ em dois múons. Esses mésons podem decair de várias maneiras diferentes, e as probabilidades desses decaimentos específicos são de cerca de 1 para cada 250 milhões de mésons B^­­0_s produzidos e de 1 para cada 10 bilhões de mésons B⁰. A análise dos dados foi feita por pesquisadores do CMS (Compact Muon Solenoid) e LHCb (Large Hadron Collider beauty), e teve a participação do Centro de Pesquisa e Análise de São Paulo (SPRACE), que faz parte da colaboração CMS.

Leia o artigo, publicado na revista científica Nature, clicando aqui.

“Foi a primeira vez que conseguimos observar o decaimento de B^­­_s com uma significância estatística maior do que 6 sigmas, o que equivale a uma probabilidade de apenas uma parte em um bilhão do resultado não ser real”, explica Sérgio Novaes, coordenador do SPRACE. “A observação está de acordo com as previsões do Modelo Padrão e é importante porque pode ajudar a descartar ou restringir modelos de Física além do Modelo Padrão que preveem taxas de decaimento diferentes”.

As observações foram feitas entre 2011 e 2012, durante a primeira fase de experimentos do LHC. Esse ano o acelerador foi ligado novamente para uma segunda etapa e começará a coleta de dados nos próximos meses, dessa vez com uma energia de 13 TeV – um aumento de 5 TeV em relação à energia máxima da primeira fase.

“Com energias e luminosidades maiores, poderemos fazer medidas ainda mais precisas”, diz Novaes. “O LHC irá procurar por novas partículas e poderá testar até onde o Modelo Padrão se mantém válido”.

Diagramas relacionados ao decaimento dos mésons analisados; o item c) não é permitido pelo Modelo Padrão

Além do Modelo Padrão

“O Modelo Padrão não consegue explicar tudo”, diz Eduardo Pontón, pesquisador do ICTP-SAIFR. “Não sabemos, por exemplo, do que a matéria escura é feita e por que há um grande desequilíbrio na proporção entre matéria e anti-matéria na constituição do nosso universo. Observações do LHC, como essa, ajudam a estabelecer novas fronteiras para o Modelo Padrão e novos limites para teorias que vão além dele e tentam explicar esses fenômenos”.

Um dos alvos de pesquisa de Pontón são os modelos de Higgs Composto. De acordo com essas teorias, o Bóson de Higgs não é uma partícula elementar, ou seja, é composto por outras subpartículas. “Até hoje essa é a única partícula elementar observada na natureza que possui spin 0, o que faz com que a teoria funcione apenas em parâmetros muito específicos”, diz ele. “O Modelo do Higgs Composto ajuda a esclarecer essa questão, entre outras”.

Além do estudo aprofundado sobre as propriedades do Bóson de Higgs, também estão entre os objetivos desta segunda fase de experimentos do LHC a busca por novas partículas e por observações que fujam às previsões do Modelo Padrão. O SPRACE não apenas continuará a atuar na análise e armazenamento de dados como buscará aumentar seu papel na colaboração CMS.

“Estamos iniciando um projeto de instrumentação, para o aprimoramento de detectores utilizados pelo CMS”, diz Novaes. “No passado, não conseguíamos observar certos fenômenos porque não tínhamos equipamentos suficientemente potentes. Agora nós temos o LHC funcionando com energias que nos permite estudar fenômenos em escalas cada vez maiores. Temos pela frente o fantástico desafio de explorar o desconhecido”.

Last Friday the Institute inaugurated a Chair dedicated to the researcher who created the first science kits in Brazil and turned the Butantan Institute into the country’s largest vaccine producer

Isaias Raw is not a physicist. However, he was honored with the name of a Chair in ICTP-SAIFR last Friday. The event reflected one of the most striking aspects of Raw’s brilliant career: in his own words, “I like to meddle in everything that doesn’t concern me”.

The new Chair is the result of a private donation by Gilberto Mautner, nephew of Isaias Raw, who decided to honor his uncle. The donation will partially finance a new professor at ICTP-SAIFR, that will hold the Isaias Raw Chair.

The main similarity between Raw and ICTP-SAIFR is perhaps the initiative to set up research centers in Brazil with world-class standards. Raw’s many initiatives include the creation of the first science kits in Brazil, when he directed the Brazilian Foundation for Science Education Development (Funbec). Raw also founded the publishing houses of the University of São Paulo (USP) and the University of Brasilia (UnB), created the Carlos Chagas Foundation and the Experimental Course of Medicine of USP and, along with Professor Walter Leser, unified the entrance examinations of São Paulo state universities.

In addition, he was director of the Butantan Institute and a major contributor in turning it into the first vaccines production center in the country. His career was recognized with the award of Comendador da Ordem Nacional do Mérito, in 1995, with the Grã-Cruz da Ordem Nacional do Mérito Científico, in 2001, and the Conrado Wessel Award for Science and Culture in 2005.

Watch Prof. Isaias Raw’s lecture

All this despite being arrested and having his rights revoked during the military regime in Brazil. “They thought I was a communist spy,” he joked. “At that time, it was very easy to eliminate someone who was competing with you. It was enough to accuse him of being a communist. That’s what happened to me”.

With humor and honesty, Raw spoke during the event about his life and career, and discussed the current situation of brazilian universities…

“There is a disconnection between university and society. One of the reasons why Brazil does not evolve is because universities often mistake innovation with article publication”.

education…

“If an experiment can’t go wrong, there is no reason to do it. Only when it goes wrong the student tries to figure out what went wrong and learns something new. The important thing is not the experiment itself, the important thing is that students draw their own conclusions and learn”.

and about political and economical aspects of Brazil…

“We are in a big country that attracts international interest. However, we are selling everything. We are lacking administrative competence”.

For these and other reflections the lecture of Isaias Raw deserves to be seen by students and professors, scientists and non-scientists. Raw may not be a theoretical physicist, but ICTP-SAIFR’s tribute could not be more deserved.

Instituto inaugurou uma cadeira dedicada ao cientista que criou os primeiros kits de ciência do Brasil e transformou o Instituto Butantan no maior produtor de vacinas do país

Isaias Raw não é físico. Entretanto, foi homenageado com o nome de uma Cadeira no ICTP-SAIFR na última sexta-feira. O evento refletiu um dos aspectos mais marcantes da brilhante carreira de Raw: em suas próprias palavras, “eu gosto de me meter em tudo que não me diz respeito”.

A nova Cadeira é fruto de uma doação privada de Gilberto Mautner, sobrinho de Isaias Raw, que quis homenagear o tio. A doação financiará parcialmente um novo professor para o ICTP-SAIFR, que ocupará a Cadeira Isaias Raw.

A principal semelhança entre Raw e o ICTP-SAIFR talvez seja a iniciativa de criar no Brasil centros de pesquisa com padrão de excelência mundial. Entre as muitas iniciativas de Raw destacam-se a criação dos primeiros kits de ciência do Brasil, quando dirigiu a Fundação Brasileira para o Desenvolvimento do Ensino de Ciências (Funbec). Raw também fundou a Editora da Universidade de São Paulo e a da Universidade de Brasília, criou a Fundação Carlos Chagas e o Curso Experimental de Medicina da FMUSP e, junto com o professor Walter Leser, unificou os exames vestibulares de São Paulo.

Além disso, foi diretor do Instituto Butantan e um dos principais responsáveis por torná-lo no primeiro centro produtor de vacinas no país. Sua carreira foi reconhecida com o prêmio de Comendador da Ordem Nacional do Mérito, em1995, com a Grã-Cruz da Ordem Nacional do Mérito Científico, em 2001, e com o prêmio Conrado Wessel de Ciência e Cultura em 2005.

Veja a palestra do prof. Isaias Raw

Tudo isso apesar de ter sido preso e ter seus direitos cassados na época do regime militar. “Achavam que eu era um espião comunista”, brincou ele. “Naquela época, era muito fácil eliminar alguém que competia com você. Bastava acusá-lo de ser comunista. Foi o que fizeram comigo”.

Com muito humor e honestidade, Raw falou ao longo do evento sobre sua vida e carreira, e discutiu sobre a atual situação de nossas universidades…

“Há uma desconexão entre a universidade e a sociedade. Um dos motivos pelos quais o Brasil não evolui é porque as universidades muitas vezes confundem inovação com publicação de artigos”.

sobre educação…

“Se um experimento não tem chances de dar errado, não há motivo para realizá-lo. Só quando ele dá errado é que o aluno tenta entender por que deu errado e aprende algo novo. O importante não é o experimento em si, o importante é que o aluno tire suas próprias conclusões e aprenda”.

e sobre aspectos político-econômicos do Brasil…

“Estamos em um país grande que atrai interesse internacional. Porém, estamos vendendo tudo o que vale a pena. Falta competência administrativa”.

Por essas e outras reflexões a palestra de Isaias Raw merece ser vista, por alunos e professores, cientistas e não cientistas. Raw pode não ser um físico teórico, mas a homenagem do ICTP-SAIFR não poderia ser mais merecida.

Workshop and course discussed the development of softwares for scientific research in different areas

The ICTP-SAIFR held, between the 13^th and 30^th of April, an external event of ICTP-Trieste dedicated to advanced techniques in scientific computing. During this period, there was a two-week workshop aimed at researchers of different areas and a one-week course dedicated to Particle Physics. The event was organized with the Scientific Computing Center (NCC) of Unesp and included the presence of international speakers, such as Ivan Girotto from the ICTP-Trieste.

“One of our main objectives was to improve the understanding of software development for science,” says Girotto. “We wanted to spread the knowledge we have, especially with young researchers, as scientific computing is becoming increasingly important and is currently applied in different areas of science.”

Workshop       

The workshop was aimed at scientists of different fields who use scientific computing techniques in their research. Among the main examples of applications are the development of climate models and models in Biophysics and Particle Physics. The event had both theoretical lectures and practical classes, in which participants developed projects to apply the knowledge acquired throughout the course.

“Over the first two weeks, we tried to teach the participants the fundamental concepts of scientific programming using, among other tools, the Python programming language,” explains Gabriel von Winckler, one of the organizers of the event from the NCC. “Our goal was to enable them to build scientific applications using this language.”

Furthermore, the Workshop also stimulated cooperation between universities and researchers from different countries. The event has had two editions held in ICTP-Trieste and proved fruitful to encourage new partnerships and ideas.

“The participants continued to collaborate and work together on projects after the end of the events,” says Girotto. “The first edition of the workshop led to the creation of an independent event related to electronic structures, for example.”

Particle Physics

The course that followed the two-week workshop was dedicated to the application of scientific computing in Particle Physics. In this area, high performance computing is essential to simulate complex particle collisions made in large accelerators, and also to process all the information generated by the experiments. Part of the processing of the LHC data, the largest particle accelerator in the world which was recently reactivated, is done at SPRACE, a computing structure located in NCC.

Workshop e curso abordaram o desenvolvimento de softwares voltados para pesquisas científicas de diversas áreas

O ICTP-SAIFR realizou, entre os dias 13 e 30 de abril, um evento externo do ICTP-Trieste dedicado a técnicas avançadas em computação científica. Durante esse período, foi realizado um workshop de duas semanas, voltado para pesquisadores de diferentes áreas, e um curso de uma semana, dedicado à Física de Partículas. O evento foi organizado juntamente com o Núcleo de Computação Científica (NCC) da Unesp, e contou com a presença de palestrantes internacionais, como Ivan Girotto, do ICTP-Trieste.

“Entre os nossos principais objetivos estava melhorar a compreensão sobre o desenvolvimento de softwares para ciência”, diz Girotto. “Queremos disseminar o conhecimento que temos principalmente para jovens pesquisadores, pois a computação científica tem se tornado cada vez mais importante e é aplicada atualmente a diversas áreas da ciência”.

Workshop

O Workshop teve como alvo cientistas de diferentes áreas que utilizam técnicas de computação científica em suas pesquisas. Entre os principais exemplos de aplicação estão o desenvolvimento de modelos de previsão climática e modelos em biofísica e física de partículas. O evento contou com palestras e aulas práticas, no qual os participantes desenvolveram projetos para aplicar o conhecimento adquirido ao longo do curso.

“Ao longo das duas primeiras semanas, tentamos passar para os participantes conceitos fundamentais de programação científica utilizando, entre outras ferramentas, a linguagem de programação Python”, explica Gabriel von Winckler, um dos organizadores do evento, do NCC. “Nosso objetivo era fazer com que eles conseguissem construir aplicações científicas usando essa linguagem”.

Além disso, o Workshop também estimula a colaboração entre pesquisadores de diferentes universidades e países. O evento já teve duas edições realizadas no ICTP-Trieste e se mostrou frutífero para encorajar novas parcerias e ideias.

“Vemos que os participantes continuam conversando e trabalhando em projetos juntos após a realização dos eventos”, diz Girotto. “A primeira edição do Workshop levou à criação de um evento independente relacionado a estruturas eletrônicas, por exemplo”.

Física de Partículas        

O curso que seguiu as duas semanas de Workshop foi dedicado à aplicação da computação científica em Física de Partículas. Nessa área, a computação de alta performance é fundamental para realizar simulações complexas de colisão de partículas feitas em grandes aceleradores, e também para o processamento de toda a informação gerada pelos experimentos. Parte do processamento dos dados do LHC, maior acelerador do mundo que foi recentemente reativado, é realizado no SPRACE, uma estrutura de computação localizada no NCC.