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La Fisica delle Particelle Elementari Prof. Antimo Palano Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Dipartimento di Fisica dellUniversita di Bari.

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Presentazione sul tema: "La Fisica delle Particelle Elementari Prof. Antimo Palano Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Dipartimento di Fisica dellUniversita di Bari."— Transcript della presentazione:

1 La Fisica delle Particelle Elementari Prof. Antimo Palano Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Dipartimento di Fisica dellUniversita di Bari

2 Introduzione La fisica della particelle elementari studia: La struttura piu piccola della materia. La nascita e levoluzione delluniverso. La natura delle forze che formano luniverso in cui viviamo.

3 I componenti piu piccoli della materia Un secolo circa di ricerche effettuate con le tecniche piu varie, ci hanno portato ad avere una conoscenza avanzata della struttura piu piccola e a grande scala della materia. 4 forze fondamentali: Forte, elettromagnetica, debole, gravitazionale particelle puntiformi fondamentali: 6 quarks (u, d, s, c, b, t) 6 leptoni (e,, e, ) Mediatori delle forze, g,W, Z Higgs?

4 Le Forze Fondamentali della natura La forza forte: energia nucleare La forza elettromagnetica: atomi, molecole La forza debole: radiattivita La forza di gravita: galassie

5 Le particelle elementari Ne esistono centinaia, tutte instabili tranne: protone, elettrone, neutrino

6 La struttura piu piccola della materia. La fisica delle particelle studia linfinitamente piccolo:

7 Come si studia la struttura delluniverso Strumenti utilizzati per studiare le varie scale della materia: dallinfinitamente grande allinfinitamente piccolo.

8 PEP-2 / BABAR - Stanford, California Collaborazione: ca. 550 fisici da 11 Nazioni 12 Universita Italiane Canada China Germany France Great Britain Italy Netherlands Norway Russia USA

9 Lacceleratore di elettroni PEP-II Energia: 9 GeV e- su 3.1 GeV e+ (massa del protone 1GeV)

10 Una sezione curva di PEP-II

11 Acceleratori di particelle. Piu alta lenergia degli acceleratori, piu si va indietro nel tempo nella vita delluniverso, quando si formarono protoni, nuclei e atomi. LHC Gli acceleratori come Large Hadron Collider (LHC) e il futuro Linear Collider (ILC) sono come telescopi che guardano i primi istanti di vita delluniverso

12 Le grandi domande sullUniverso. II. Il mondo delle particelle 5.Nuove particelle? 6.Materia scura? 7.Cosa sono I neutrini? III. La nascita delluniverso 8.Come nacque lUniverso? 9.Dove si trova lantimateria? The Quantum Universe report gives nine key questions in three major areas. I. Il sogno di Einstein 1.Nuove Leggi della Fisica? 2.Energia scura? 3.Altre dimensioni spaziali? 4.Unificazione delle forze?

13 Lantimateria oLa stessa massa. oCarica opposta. oIdentici dal punto di vista delle leggi della fisica Positrone = Anti-elettrone Scoperta nel 1932: Lenergia si coverte in materia-antimateria P.A.M.Dirac: 1928 oPrevista dallo studio della Meccanica Quantistica Anti-atomo: antiprotone, antineutrone, positrone

14 Lantimateria. Quando luniverso nacque con il Big Bang, le leggi della fisica vogliono che si producesse tanta materia quanta antimateria. Non vi e traccia di antimateria nelluniverso. Dove e andata a finire? Una possibilita: materia e antimateria sono leggermente diverse.

15 1. Start with a few x 10 7 B 0 B 0 pairs (more is better) 2. Reconstruct one B in a CP eigenstate decay mode Lesperimento BaBar. Uno dei piu grandi successi della fisica degli ultimi 10 anni: piu di 200 pubblicazioni. Grande contributo Italiano.

16 Tracciatore di Vertici al Silicio (SVT) 5 strati di strip di silicio a doppia faccia, ~ canali. Costruito in Italia. Ansaldo di Genova: il magnete superconduttore Costruito in Italia il rivelatore di

17 La scoperta dellasimmetria materia-antimateria e + e – (4S) B tag identificato B CP analizzato tag CP (4S) e+e+ e J = 1 bb e+e+ Per poter osservare il fenomeno occorre misurare la differenza in tempo fra le due disintegrazioni. Distanze: 300 m

18 Un evento utile per studiare tale asimmetria

19 Misura della differenza in tempo di disintegrazione fra materia e antimateria K s modes Materia e antimateria si comportano in modo diverso!

20 Altre dimensioni spaziali La teoria delle stringhe richiede almeno altre 6 dimensioni spaziali. Queste dimensioni sono curvate come spirali in un tubo di diametro piccolissimo. Queste dimensioni extra potrebero unificare tutte le forze.

21 L unificazione delle forze Alla scala delle energie che noi vediamo le 4 forze fondamentali sono distinte. Alla scala di LHC e ILC le forze Elettromagnetiche e Deboli si unificano. Potremo quindi avere informazioni sulla grande unificazione delle forze. go heresense whats happening here

22 A che servono 3 neutrini? Esperimenti con neutrini. Si creano neutrini di un tipo in un acceleratore e si rivelano a grandi distanze dove si trasformano in unaltro tipo. MINOS Opera Il mistero dei neutrini.

23 Cosa sono materia ed energia scure?

24 La fisica delle particelle. Sforzo collettivo di fisici, matematici, chimici, ingegneri meccanici, informatici ecc. Alle frontiere della conoscenza e della tecnologia. Collaborazioni internazionali di molti paesi. Vengono creati nuovi strumenti e nuove tecnologie. Esempio: il World Wide Web e stato creato dai fisici del CERN.

25 Spazio per fantasia e iniziative individuali. 2003: scoperta a Bari una nuova particella subnucleare nellesperimento BaBar.

26 A cosa serve? Esempio del premio Nobel L. Lederman: Negli anni 30 i fisici discutevano sulla fisica e filosofia della Meccanica Quantistica. Nel 1948 furono scoperti i materiali semiconduttori. Anni 60, transistors e poi circuiti integrati. Anni 80, i computers cominciano a diffondersi in tutto il mondo. Limpatto sulla societa delle nuove scoperte puo anche verificarsi dopo 50 anni.


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