Fisica delle Particelle Elementari

Presentazione sul tema: "Fisica delle Particelle Elementari"— Transcript della presentazione:

1 Fisica delle Particelle Elementari
                Fisica delle Particelle Elementari Orientamento del Corso di Laurea Specialistica 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 Particelle verso il sempre piu’ piccolo Atomi  Elettroni e Nucleoni  Quark  …? Forze fondamentali Gravitazione, ElettroMagnetismo, Forza nucleare debole (radioattivita’), Forza nucleare forte (interazioni dei nucleoni), …? Fisica pura  fondamentale Ricadute dirette a lungo termine?  ElettroMagnetismo! Tecnologie all’avanguardia  Ricadute tecnologiche WWW (WEB) inventato al CERN nel 1990 Il piu’ grande magnete Il piu’ grande magnete superconduttore nello spazio Applicazioni mediche delle tecnologie … Open Day 2002 Michele Pauluzzi

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

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

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

5 Acceleratori ed Esperimenti
Open Day 2002 Michele Pauluzzi

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

7 Un evento di fisica particellare
Open Day 2002 Michele Pauluzzi

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

9 Fisica delle Astro-Particelle
Fisica delle Particelle: studio dell’ infinitamente piccolo Astronomia, Cosmologia e Astro-Fisica Studio dell’Universo e dell’ infinitamente grande  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 dell’Universo Open Day 2002 Michele Pauluzzi

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

11 Genesi di un Esperimento
Open Day 2002 Michele Pauluzzi

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

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

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

15 Esperimenti in corso a Perugia
Gruppo I: Fisica “Attiva” (Acceleratori) CMS NA48 BABAR Gruppo II:Fisica “Passiva” AMS GLAST VIRGO Attivita’ di gruppo V Open Day 2002 Michele Pauluzzi

16 CMS Obiettivi fisici La storia dell’universo  10-32s (I.Forte)
B-Physics  violazione CP  Antimateria Forze fondamentali GUT-Supersimmetrie Costituenti elementari della materia Open Day 2002 Michele Pauluzzi

17 CMS @ Perugia: Silicon Tracker
Open Day 2002 Michele Pauluzzi

18 Esperimento NA48 CERN Studia una simmetria della natura, detta CP, usando fasci di particelle, dette kaoni La simmetria CP è legata alla differenza MATERIA-ANTIMATERIA che si osserva nell’universo Calorimetro al Krypton liquido 10 m3 (~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 Open Day 2002 Michele Pauluzzi

19 Il rivelatore BaBar SLAC (Stanford – CA)
Misura di parametri della violazione di CP (differenza fra materia e antimateria)  sin2b Misura di vite medie e rapporti di decadimento di mesoni con beauty (B) e charm (D).  PERUGIA Es.: a PG studio dei decadimenti: B0  D*+ DS*- , B0  D*+ D*- …………. Le varie parti (tracciatore, camere a fili, calorimetro … ecc.) sono disposte in strati successivi intorno al punto d’interazione 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 Ricerca Antimateria nei raggi cosmici Materia oscura Studio raggi cosmici… x + materia anti materia Open Day 2002 Michele Pauluzzi

21 AMS Silicon Tracker @ Perugia
Open Day 2002 Michele Pauluzzi

22 GLAST:Gamma Ray Large Area Telescope
Cygnus Region 3C279 Geminga Vela Cosmic Ray Interactions With ISM LMC PKS PKS PSR B Crab Alla Scoperta del Cielo nei Raggi Gamma 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 nell’Universo: Pulsar AGN Gamma Ray Burst ….. Open Day 2002 Michele Pauluzzi

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

24 Esperimento VIRGO Alla ricerca di onde gravitazionali
1) Che cosa sono le Onde Gravitazionali 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’ un’onda Gravitazionale si propaga nel vuoto e fa variare la distanza tra due oggetti dotati di massa. Manca ancora oggi l’evidenza 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.