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Open Day 2002 Michele Pauluzzi 1 Fisica delle Particelle Elementari Orientamento del Corso di Laurea Specialistica Orientamento del Corso di Laurea Specialistica.

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1 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 1 Fisica delle Particelle Elementari Orientamento del Corso di Laurea Specialistica Orientamento del Corso di Laurea Specialistica Demócrito (c. 460 – 370 a. C.): Demócrito (c. 460 – 370 a. C.): – Siamo costituiti da un numero infinito di particelle differenti, invisibili ed indivisibili, eterne ed immutabili Studio dei costituenti fondamentali della materia Studio dei costituenti fondamentali della materia –Particelle verso il sempre piu piccolo Atomi Elettroni e Nucleoni Quark …? Atomi Elettroni e Nucleoni Quark …? –Forze fondamentali Gravitazione, ElettroMagnetismo, Forza nucleare debole (radioattivita), Forza nucleare forte (interazioni dei nucleoni), …? Gravitazione, ElettroMagnetismo, Forza nucleare debole (radioattivita), Forza nucleare forte (interazioni dei nucleoni), …? Fisica pura fondamentale Fisica pura fondamentale –Ricadute dirette a lungo termine? ElettroMagnetismo! –Tecnologie allavanguardia Ricadute tecnologiche WWW (WEB) inventato al CERN nel 1990 WWW (WEB) inventato al CERN nel 1990 Il piu grande magnete Il piu grande magnete Il piu grande magnete superconduttore nello spazio Il piu grande magnete superconduttore nello spazio Applicazioni mediche delle tecnologie Applicazioni mediche delle tecnologie …

2 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 2 Storia delle Particelle 500aC dC Teoria atomica 500aC dC Teoria atomica La meccanica classica La meccanica classica La teoria quantistica La teoria quantistica 1964-….. Il sapere attuale (Modello Standard e oltre) 1964-….. Il sapere attuale (Modello Standard e oltre)

3 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 3 Tempi Lunghezze Energie Universo Particelle

4 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 4 Esperimenti di Fisica delle Particelle Infinitamente piccolo altissime energie e velocita Infinitamente piccolo altissime energie e velocita Acceleratori grandi Acceleratori grandi –CERN: 27 Km diametro 27 Km diametro percorso volte al sec. percorso volte al sec. Collaborazioni grandi Collaborazioni grandi –Ca.2000 persone Rivelatori grandi Rivelatori grandi –Case di 4 piani –Magneti piu pesanti della Torre Eiffel Dati grandi Dati grandi –5Mld di persone che fanno 10 telefonate contemporanee

5 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 5 Acceleratori ed Esperimenti

6 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 6 Esperimento di (Astro-)Particelle

7 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 7 Un evento di fisica particellare

8 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 8 Dettaglio di un esperimento al CERN

9 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 9 Fisica delle Astro-Particelle Fisica delle Particelle: studio dell infinitamente piccolo Fisica delle Particelle: studio dell infinitamente piccolo Astronomia, Cosmologia e Astro-Fisica Studio dellUniverso e dell infinitamente grande Astronomia, Cosmologia e Astro-Fisica Studio dellUniverso e dell infinitamente grande Fisica delle Astro-Particelle Fisica delle Astro-Particelle – Problemi fondamentali di cosmologia trattati con teoria delle particelle e con rivelatori di particelle – Problemi fondamentali di particelle studiati con il piu grande acceleratore dellUniverso

10 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 10 Esperimenti di Fisica delle Astro-Particelle Condotti nello spazio Condotti nello spazio –Palloni, satelliti, shuttle, stazione spaziale… Universo: acceleratore naturale Universo: acceleratore naturale –Eventi anche ad altissima energia Eventi semplici Eventi semplici Rivelatori semplici Rivelatori semplici –Limiti di dimensioni e peso Collaborazioni limitate Collaborazioni limitate

11 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 11 Genesi di un Esperimento

12 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 12 Fisica delle Particelle a Perugia 2 sotto-orientamenti 2 sotto-orientamenti –Fisica delle Particelle (storica) –Fisica delle Astro-Particelle

13 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 13 Fisica a Perugia 2 strutture (come a livello nazionale) 2 strutture (come a livello nazionale) –Universita - Dipartimento Personale ricercatore con compiti didattici Personale ricercatore con compiti didattici –INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) Personale dedicato alla ricerca Personale dedicato alla ricerca Maggior parte dei finanziamenti Maggior parte dei finanziamenti Associati Associati –Tutto il personale universitario afferente alla fisica delle Particelle –Stretta interdipendenza/collaborazione

14 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 14 INFN Centro di Ricerca Nazionale Centro di Ricerca Nazionale Laboratori e Sezioni Laboratori e Sezioni Personale dipendente e associato Personale dipendente e associato Gruppi di Ricerca Gruppi di Ricerca –Gruppo I:Fisica agli Acceleratori Gruppo storico Gruppo storico Predominante fino a qualche anno fa Predominante fino a qualche anno fa –Gruppo II:Fisica passiva Spazio, Laboratori sotterranei… Spazio, Laboratori sotterranei… –Gruppo IV:Fisica Teorica –Gruppo V:Ricerca e Sviluppo; Spin Offs

15 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 15 Esperimenti in corso a Perugia Gruppo I: Fisica Attiva (Acceleratori) Gruppo I: Fisica Attiva (Acceleratori) –CMSCMS –NA48NA48 –BABARBABAR Gruppo II:Fisica Passiva Gruppo II:Fisica Passiva –AMSAMS –GLASTGLAST –VIRGOVIRGO Attivita di gruppo V Attivita di gruppo V

16 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 16 CMS Obiettivi fisici Obiettivi fisici –La storia delluniverso s (I.Forte) B-Physics violazione CP Antimateria B-Physics violazione CP Antimateria –Forze fondamentali GUT-Supersimmetrie GUT-Supersimmetrie –Costituenti elementari della materia

17 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 17 Perugia: Silicon Tracker

18 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 18 Esperimento NA48 CERN Studia una simmetria della natura, detta CP, usando fasci di particelle, dette kaoni Studia una simmetria della natura, detta CP, usando fasci di particelle, dette kaoni La simmetria CP è legata alla differenza La simmetria CP è legata alla differenza MATERIA-ANTIMATERIA che si osserva nelluniverso Calorimetro al Krypton liquido Calorimetro al Krypton liquido 10 m 3 (~22 t) di kripton liquido (elemento raro) alla temperatura di 120 K Misura posizione ed energia di fotoni ed elettroni che, attraversandolo, interagiscono con esso

19 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 19 Misura di parametri della violazione di CP (differenza fra materia e antimateria) sin2 Misura di parametri della violazione di CP (differenza fra materia e antimateria) sin2 Misura di vite medie e rapporti di decadimento di mesoni con beauty (B) e charm (D). PERUGIA Misura di vite medie e rapporti di decadimento di mesoni con beauty (B) e charm (D). PERUGIA Es.: a PG studio dei decadimenti: B 0 D *+ D S *-, B 0 D *+ D *- …………. …………. Il rivelatore BaBar SLAC (Stanford – CA) Le varie parti (tracciatore, camere a fili, calorimetro … ecc.) sono disposte in strati successivi intorno al punto dinterazione

20 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 20 AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) 10gg volo precursore nel 1998 sullo shuttle Discovery : stazione spaziale internazionale Spettrometro: Particelle campo magnetico curvatura segno carica Spettrometro: Particelle campo magnetico curvatura segno carica Ricerca Ricerca –Antimateria nei raggi cosmici –Materia oscura –Studio raggi cosmici… x x xx x x + materia - - anti materia

21 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 21 AMS Silicon Perugia

22 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 22 Alla Scoperta del Cielo nei Raggi Gamma Crab Cygnus Region 3C279 Geminga Vela Cosmic Ray Interactions With ISM LMC PKS PKS PSR B GLAST: Esempio di connessione tra Astrofisica & Fisica delle Alte Energie Origine dei raggi Cosmici Ricerca della Materia Oscura Radiazione di Fondo CBMW Gravità quantistica Struttura a Larga Scala Universo primordiale Emissione ad alta energia nellUniverso: – –Pulsar – –AGN – –Gamma Ray Burst – –….. GLAST:Gamma Ray Large Area Telescope

23 Open Day 2002 Michele Pauluzzi 23 IL LAT- La costruzione/test in ITALIA/Perugia Contributo di Perugia IL Software a Perugia: Glast LAT Light Simulator

24 Un Onda Gravitazionale e una perturbazione dello Spazio-Tempo. Come un onda marina si propaga nel mare e fa variare la posizione di una barca sulla superficie, cosi unonda Gravitazionale si propaga nel vuoto e fa variare la distanza tra due oggetti dotati di massa. Manca ancora oggi levidenza diretta della loro esistenza. Sorgenti di grande massa buchi neri Sistemi molto sensibili per misurare variazioni di distanza tra 2 oggetti Interferometri Le Onde Gravitazionali portano informazioni da regioni molto lontane nello spazio e quindi molto indietro nel tempo. 1) Che cosa sono le Onde Gravitazionali Esperimento VIRGO Alla ricerca di onde gravitazionali


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