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Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Lo studio delle particelle elementari e delle.

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Presentazione sul tema: "Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Lo studio delle particelle elementari e delle."— Transcript della presentazione:

1 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali la fisica agli acceleratori la fisica dei raggi cosmici la fisica delle onde gravitazionali Gruppo INFN Campi di ricerca estremamente attuali Oltre 70 ricercatori+tecnici coinvolti Attività sperimentale tecnologicamente avanzata

2 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Gruppo 1 Fisica agli acceleratori Interazioni e - p (ZEUS) Violazione di CP (NA48 + LHCB) Ricerca di nuova fisica (CMS) Gruppo 2 Fisica non agli acceleratori Raggi cosmici Antimateria nei RC (PAMELA) RC di energia estrema (EUSO) Onde gravitazionali Barre risonanti (AURIGA) Interferometri ottici (VIRGO/LISA) Interdisciplinarietà Magia Cuoricino/Cuore …

3 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani RCFisica agli acceleratori Dal 1930 fino al 1950 i RC sono stati il principale (unico?) acceleratore a disposizione per la Fisica delle Particelle!!! 1927: scoperta degli sciami prodotti dai RC 1932: e : +/- 1947: +/- 1947/1953: Inizio della proliferazione degli adroni: K +, K 0, 0, -, + A partire dagli anni 50 gli acceleratori hanno preso il sopravvento (anche a Firenze!): Intensità (Luminosità) Direzionalita Energia fissata Riproducibilità Ma…. Solo per la Fisica delle particelle, non per lAstrofisica!!!!

4 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Anni 90: ritorno ai RC 1.Energie in gioco 2.Collegamenti interdiscplinari Fisica Nucleare SubNucleare Astrofisica Cosmologia 3.Nuovi mezzi tecnici Grandi rivelatori Satelliti pp X Energie elevatissime (>10 6 E LHC )

5 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani La Fisica agli acceleratori Acceleratore LEP al CERN-Ginevra (Svizzera) ( ) (Esperimento L3) Interazioni e + e - (45 GeV / 45 GeV, 100 GeV / 100 GeV) Fisica della Z 0 e dei W + /W -, verifiche di precisione del Modello Standard Acceleratore Hera a Desy-Amburgo (Germania) (1993 …) Interazioni e - p (27.5 GeV / 920 GeV) Acceleratore SPS al CERN (Anni 70 …) Fasci di p,, K 0 (450 GeV) Acceleratore LHC al CERN (2007 …) Interazioni p p (8 TeV / 8 TeV) Partecipazione significativa in grosse collaborazioni internazionali

6 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Gruppo 1 Fisica agli acceleratori Interazioni e - p (ZEUS) Violazione di CP (NA48 + LHCB) Ricerca di nuova fisica (CMS) Gruppo 2 Fisica non agli acceleratori Raggi cosmici Antimateria nei RC (PAMELA) RC di energia estrema (EUSO) Onde gravitazionali Barre risonanti (AURIGA) Interferometri ottici (VIRGO/LISA) Interdisciplinarietà

7 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani ZEUS ad HERA I Lesperimento ZEUS ad HERA (DESY) rivela collisioni di elettroni (o positroni) e protoni Sono stati raccolti 17.5 pb -1 con elettroni e protoni e pb -1 con positroni e protoni. Sono state effettuate misure estese di funzioni di struttura e sezioni durto di Deep Inelastic Scattering.

8 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani HERA II Lesperimento sta prendendo dati dopo uno shutdown per laumento della luminosità di circa un fattore 4.7 e linstallazione di nuovi rivelatori (MicroVertice, Straw-Tube Tracker). Nella nuova fase sono disponibili fasci di elettroni (o positroni) con polarizzazione longitudinale. Il programma prevede la misura di precisione di funzioni di struttura e sezioni di urto di Deep Inelastic Scattering, lo studio della produzione di heavy flavour e la ricerca di nuovi fenomeni con sensibilità accresciuta.

9 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Ricerca di Lepton Flavour Violation I processi in cui lelettrone (o positrone) iniziale e sostituito da un muone o un tau possono essere mediati da Leptoquark in modelli non diagonali nella famiglie (es. Bűchmuller-Rűckl- Wyler). Tali particelle hanno numeri leptonico L e barionico B diversi da 0 e sono classificate in base al numero fermionico F=|L+3B|=0,2. Possono essere a seconda della massa prodotte in modo risonante (canale s) o contribuire in modo indiretto (canali s e u). Evento simulato con muone nello stato finale Gli eventi hanno elevato impulso trasverso mancante e un muone o un tau con esso allineato. Nessuna evidenza e stata trovata di eventi con Lepton Flavour Violation nel canale muonico o in quello tau nella statistica di HERA I raccolta da ZEUS e finora analizzata.

10 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Gruppo 1 Fisica agli acceleratori Interazioni e - p (ZEUS) Violazione di CP (NA48 + LHCB) Ricerca di nuova fisica (CMS) Gruppo 2 Fisica non agli acceleratori Raggi cosmici Antimateria nei RC (PAMELA) RC di energia estrema (EUSO) Onde gravitazionali Barre risonanti (AURIGA) Interferometri ottici (VIRGO/LISA) Interdisciplinarietà

11 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani NA48 è un esperimento CERN dedicato allo studio dei mesoni K K ± e K 0 (K S e K L ) sono mesoni costituiti da un quark(antiquark) s (strange) ed un antiquark(quark) u(up) o d(down) Negli anni 50 nei K ± si è scoperta la Violazione della Parità: destra e sinistra non sono simmetriche Nel 1964 nei K L si è scoperta la Violazione di CP: Materia e Antimateria non sono simmetriche Negli anni NA48 ha scoperto la Violazione diretta di CP nei K 0 : particella e antiparticella hanno probabilità di decadimento differenti La violazione diretta di CP nei K 0 si parametrizza con: NA48 allSPS

12 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Come funziona lesperimento NA48? Grazie allacceleratore SPS del CERN sono prodotti due fasci simultanei di K S e K L, i cui decadimenti in due pioni carichi o due pioni neutri sono rivelati da: uno spettrometro magnetico con camere a fili un calorimetro elettromagnetico a Kripton liquido un sistema di scintillatori per rivelare i protoni che producono i K S (tagger) un calorimetro adronico, un muon veto, due odoscopi per il trigger, etc

13 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani LHC: pp collider, 8 TeV + 8 TeV, 2007

14 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani B hadrons are mostly produced in the forward direction (along the beam) Choose a forward spectrometer 10–300 mrad Both b and b in the acceptance: important for tagging the production state of the B hadron b–b correlation LHCb physics goal: LHCb physics goal: High precision tests of CP violation in B meson b(b bar ) pairs per year

15 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Typical B event Need to measure proper time of B decay: t mL / pc hence decay length L (typically ~ 1 cm in LHCb) and momentum p from decay products (which have ~ 1–100 GeV) Also need to tag production state of B: whether it was B or B Use charge of lepton or kaon from decay of the other b hadron

16 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani LHCb detector Muon system to identify muons, also used in first level of trigger Efficiency ~ 95% for pion misidentification rate < 1% Vertex locator around the interaction region Silicon strip detector with ~ 30 m impact-parameter resolution Calorimeter system to identify electrons, hadrons and neutrals Important for the first level of the trigger Two RICH detectors for charged hadron identification Provide > 3 –K separation for 3 < p < 80 GeV Tracking system and dipole magnet to measure angles and momenta p/p ~ 0.4 %, mass resolution ~ 14 MeV (for B s D s K) Magnetic field regularly reversed to reduce experimental systematics Excellent tracking and vertexing Excellent particle identification capabilities Specialised trigger for efficient B decay identification and background rejection

17 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Activity in Florence INFN of Florence is building about 200 of the 1400 Multi Wire Proportional Chambers of the LHCb Muon Detector Chamber prototype Chamber wire soldering with laser beams

18 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Gruppo 1 Fisica agli acceleratori Interazioni e - p (ZEUS) Violazione di CP (NA48 + LHCB) Ricerca di nuova fisica (CMS) Gruppo 2 Fisica non agli acceleratori Raggi cosmici Antimateria nei RC (PAMELA) RC di energia estrema (EUSO) Onde gravitazionali Barre risonanti (AURIGA) Interferometri ottici (VIRGO/LISA) Interdisciplinarietà

19 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Tracker Pixel+Silicon Tracker Calorimetro Adronico rame + scintillatori 15 m 21.5 m Camere μ Drift Tubes + Cathode Strip Chambers + RPC ECAL cristalli PbWO 4 Magnete supercondutto re 4 Tesla Misura di precisione di muoni, elettroni,, jets in un largo intervallo di energia Tracciatori di precisione in campo magnetico (4 T) sofisticata calorimetria elettromagnetica ed adronica Lesperimento CMS ad LHC

20 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Il programma scientifico: Studio della nuova fisica attesa ad una scala di energia mai raggiunta prima con gli acceleratori. Ricerca della particella di Higgs e dellorigine della massa Ricerca di particelle supersimmetriche. Grande Unificazione delle interazioni fondamentali. Neutralino materia oscura nelluniverso Fisica dei quark pesanti (t, b). Fisica degli ioni pesanti ad altissima energia. Studio del quark-gluon plasma.

21 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani 200 m 2 di rivelatori in silicio realizzati con tecnologia planare: –Pixels per R < 15 cm –Sensori a micro-strisce di silicio per 20 < R < 110 cm Rivelatori ed elettronica di lettura veloci –Adeguati alla velocita` di acquisizione richiesta da LHC (40 MHz) Impiego di laser e fibre ottiche per la trasmissione del segnale analogico. Scopo: pt ~ 1-2 % a 100 GeV/c : –misura dei leptoni con ottima risoluzione (canali di nuova fisica); –ricostruzione di risonanze strette; –fisica del B. ip ~ m a 100 GeV/c: –identificazione di b e di tramite vertici secondari. –Ricostruzione del tempo proprio nel decadimento (oscillazioni B-B). Il tracciatore centrale

22 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Ricerca e sviluppo dei sensori a silicio Controllo della qualità di produzione dei sensori; Test di qualità dei moduli prodotti: Costruzione dei moduli a microstrip: microsaldatura in camera pulita Studio e sviluppo dellelettronica di alimentazione Sviluppo del software di ricostruzione. Integrazione dei rivelatori sulla struttura meccanica con elettronica di lettura e trasmissione ottica del segnale. Studio dei prototipi di rivelatore finale in test su fascio. Attività su CMS a Firenze

23 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani

24 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Gruppo 1 Fisica agli acceleratori Interazioni e - p (ZEUS) Violazione di CP (NA48 + LHCB) Ricerca di nuova fisica (CMS) Gruppo 2 Fisica non agli acceleratori Raggi cosmici Antimateria nei RC (PAMELA) RC di energia estrema (EUSO) Onde gravitazionali Barre risonanti (AURIGA) Interferometri ottici (VIRGO/LISA) Interdisciplinarietà

25 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Deviazioni da questa legge di potenza nelle regioni del ginocchio ( eV) caviglia ( eV) LHC Beam Energy LHC CM Energy High Energy Very High Energy Ultra High Energy I Raggi Cosmici (Laltra faccia della medaglia!)

26 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Cosa possiamo imparare dai RC? Misure/Effetti sperimentaliInformazioni Fisiche Composizione:p 85% He 12% C,N,O Fe e - 2% e Spettri energetici Composizione isotopica Ricerche di antinuclei Ricerche di nuove particelle Modulazione solare Taglio geomagnetico Fasce di radiazione Atmosfera (23 X 0, 11 I ) Sorgenti Meccanismi di accelerazione Meccanismi di propagazione Mezzo interstellare Tempo di confinamento Nucleosintesi Campi magnetici Fisica del sole Geofisica Simmetria materia/antimateria??? Nuove particelle??? Materia oscura??? Nuove interazioni??? 2 campi di ricerca 1) Antimateria nei RC attivi a Firenze2) Ultra High Energy Cosmic Rays negli ultimi anni

27 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Gruppo 1 Fisica agli acceleratori Interazioni e - p (ZEUS) Violazione di CP (NA48 + LHCB) Ricerca di nuova fisica (CMS) Gruppo 2 Fisica non agli acceleratori Raggi cosmici Antimateria nei RC (PAMELA) RC di energia estrema (EUSO) Onde gravitazionali Barre risonanti (AURIGA) Interferometri ottici (VIRGO/LISA) Interdisciplinarietà

28 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Antimateria nei RC Problema cosmologico: simmetria/asimmetria materia/antimateria? 2 ipotesi cosmologiche: 1.Luniverso è simmetrico: materia e antimateria occupano dominii differenti 2.Luniverso è fatto solo di materia; Condizioni di Sakharov: 1.Violazione numero barionico 2.Violazione CP 3.Non equilibrio termodinamico Investigazione diretta della antimateria nellUniverso: Ricerca diretta di antiparticelle nei RC!!!! Esperimento PAMELA Esperimento in orbita su satellite russo: Lancio nel 2004

29 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Situazione sperimentale attuale

30 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Pamela Subdetectors TRD Threshold device. Signal from e ±, no signal from p, 9 planes of Xe/Co 2 filled straws (4mm diameter). Interspersed with carbon fibre radiators crude tracking. Aim: 10 2 separation e -vs- p (above 1GeV/c). NB: 10 6 with calorimeter. Si Tracker + magnet Measures rigidity 5 Nd-B-Fe magnet segments (0.4T) 6 planes of 300 m thick Si detectors ~3 m resolution in bending view demonstrated, ie: MDR = 740GV/c Time-of-flight Gives L1 trigger / detects albedos / particle identification (up to 1GeV/c) / dE/dx Plastic scintillator + PMT Timing resolution = 70ps Si-W Calorimeter Measures energies of e ±. E/E = 15% / E 1/2. Si-X / W / Si-Y structure. 22 Si / 21 W 16X 0 / 0.9 Imaging: EM - vs- hadronic discrimination. Reconstruct long. and transverse shower profile. Anticoincidence system Defines acceptance for tracker Plastic scintillator + PMT Binary read-out [Acceptance ~21 cm 2 sr] Firenze

31 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Possible increase of the antiproton Flux due to Neutralino annihilation

32 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Gruppo 1 Fisica agli acceleratori Interazioni e - p (ZEUS) Violazione di CP (NA48 + LHCB) Ricerca di nuova fisica (CMS) Gruppo 2 Fisica non agli acceleratori Raggi cosmici Antimateria nei RC (PAMELA) RC di energia estrema (EUSO) Onde gravitazionali Barre risonanti (AURIGA) Interferometri ottici (VIRGO/LISA) Interdisciplinarietà

33 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani LO SPETTRO DEI RAGGI COSMICI ALLE ENERGIE ESTREME P + P GZK cutoff ? PROTONI ? ISOTROPIA ? CLUSTERS ? CUTOFF ? OGNI INTERPRETAZIONE RICHIEDE NUOVA FISICA O NUOVA ASTROFISICA 17 EVENTI

34 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani EUSO : obiettivi scientifici Misura ad alta statistica dello spettro dei raggi cosmici oltre il limite GZK (E>5 * eV); previsti circa 700 eventi/anno con energia E>10 20 eV, risoluzione in energia E/E = 20% Misura su tutto langolo solido del flusso di EECR e ricerca di eventuali sorgenti puntiformi ; risoluzione angolare =1 o Misura Xmax medio Identificazione primario (P,Nuclei,, ) Ricerca di neutrini EECR –I neutrini non sono affetti dal taglio GZK e possono venire da sorgenti molto lontane, sono previsti da molti modelli di accelerazione di EECR

35 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani EUSO on the ISS : SCHEMA GENERALE EUSO Geometry Detector altitude = 380 km orbital period = 90 min duty cycle = Total field of view = 60° optics diameter = 2.5 m Geometrical factor = 5 · 10 5 km 2 sr Pixel size = (.8 ·.8) km 2 background = 500 ph/m 2 /ns/sr EUSO : Extreme Universe Space Observatory Focal surface (pixels) Fresnel lenses 30 o 0.1 o Cosmic ray Fluorescence Cherenkov 0.8 km

36 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani

37 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Gruppo 1 Fisica agli acceleratori Interazioni e - p (ZEUS) Violazione di CP (NA48 + LHCB) Ricerca di nuova fisica (CMS) Gruppo 2 Fisica non agli acceleratori Raggi cosmici Antimateria nei RC (PAMELA) RC di energia estrema (EUSO) Onde gravitazionali Barre risonanti (AURIGA) Interferometri ottici (VIRGO/LISA) Interdisciplinarietà

38 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Le onde gravitazionali 2 tecniche complementari Barre risonanti AURIGA a Legnaro Interferometri ottici VIRGO a Cascina Sono previste dalla teoria della Relatività Generale e sono generate dal moto accelerato di masse. Ondulazioni dello Spazio-tempo, il cui effetto sulla materia al suo passaggio è di deformarla secondo le direzioni perpendicolari a quella di propagazione (sono onde trasversali).

39 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Transducer Electronics wiring support LHe4 vessel Al2081 holder Main Attenuator Compression Spring Thermal Shield Caratteristiche principali: Alluminio, 2300kg lunghezza 3m, diametro 60cm raffreddata a 0.1 K speciali sospensioni AURIGA

40 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Trasduttore ottico: lettura delle vibrazioni della barra tramite laser Sensibilità dimostrata a temperatura ambiente

41 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Evoluzioni future Dual Sphere, Dual torus: Dual Sphere, Dual torus: sono dei rivelatori non risonanti che misurano lo spostamento differenziale di due masse concentriche su un intervallo di frequenze compreso tra le due frequenze di risonanza delle singole masse (1 kHz di banda).

42 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani VIRGO Interferometro ottico con bracci lunghi 3 km

43 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani La sospensione di Virgo

44 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani La sensibilità di Virgo

45 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani LISA è un interferometro spaziale (ESA-NASA) composto da una costellazione di tre satelliti distanti 5 milioni di km luno dallaltro. Il futuro: LISA

46 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani 3 pairs of free falling test masses ( ms -2 Hz 0.1 mHz) 3 test-mass follower shielding spacecraft 2 semi-independent km Michelson Interferometers with Laser Transponders ( 40 pm Hz -1/2 ) Goal: GW at 0.1 mHz – 0.1 Hz Spacecrafts Test Masses Telescopes LISA

47 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Problema delle forze dovute alle cariche elettrostatiche generate dai Raggi Cosmici Firenze

48 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani La tecnologia e le attrezzature Per realizzare questi esperimenti è necessario: Competenza tecnologica avanzata Collaborazione tra vari enti di ricerca (INFN, CNR, Università, INO, Osservatorio etc.) Attrezzature (Camere pulite, Tecnologie per sviluppo di rivelatori, Elettronica, Sistemi di Acquisizione, Rivelatori al silicio…) NUOVO EDIFICIO INFN!!!! La Fisica e la Tecnologia sono sempre più interconnesse

49 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Conclusioni Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali a Firenze è un campo in intensa attività Fisica agli acceleratori complementare alla Fisica dei Raggi Cosmici La Fisica delle Onde Gravitazionali ha avuto un forte impulso Negli ultimi anni è stato seminato molto… Speriamo in un buon raccolto nei prossimi anni!!!!

50 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Attività del gruppo di Firenze Il gruppo di Firenze è stato impegnato nellesperimento dalla sua fase iniziale ed ha contribuito alla presa dati, allo sviluppo del software (es. nuovo event display) e alla analisi a vari livelli di responsabilità. Attualmente esprime la Physics Chairperson (E.Gallo). Ha svolto analisi su funzioni di struttura, fisica diffrattiva e fisica oltre il modello standard (argomento su cui è attualmente concentrato).

51 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Risultati Sono stati posti limiti sui Leptoquark che mediano le interazioni. Sono qui illustrati I limiti ottenuti dalla ricerca dei canali muone (sinistra) e tau (destra) per Leptoquark di bassa massa Scalari e Vettoriali con numero fermionico F=0, confrontati con limiti da esperimenti di bassa energia e decadimenti rari.

52 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Cosa sono i RC? Radiazione elettromagnetica:Radio IR Visibile UV X Particelle cariche:p e - e + Antiprotoni Nuclei Antinuclei? ??? Particelle neutre: ??? Onde gravitazionali….. RC Astronomia Astrofisica

53 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Aspettative di Pamela

54 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Distortion of antiproton flux due to one possible model of neutralino annihilation based on MSSM This model predicts signal for large E(antip) high mass neutralino (~1 TeV). Note that signal >> background for E(antip) 20GeV Need to perform an experiment accumulate a high purity sample anti-protons Signature of Neutralino Annihilations Contribution from neutralino annihilation Secondary production (background!)

55 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Spectral Analysis VI1 station:

56 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Risultati preliminari del deposito di carica dovuto ai raggi cosmici primari al minimo di modulazione solare. Per confronto, si consideri che un brillamento di media-alta intensita' produce un flusso di protoni che deposita una carica di circa e+/s.

57 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Schema del tracciatore: Sensori a microstrisce: Passo: da 80 m a 205 m; spessore: 320 m (parte interna) e 500 m (parte piu` esterna) Piu` di sensori che verranno prodotti con linee industriali da 6 Piu` di 10 milioni di canali di lettura. Chip di lettura realizzati in tecnologia industriale a 0.25 m. Eccellente prestazioni di rumore e resistenza alla radiazione.

58 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani 400 eventi per anno E>10 20 eV

59 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani I raggi cosmici di energia > 100 MeV attraversano le pareti di LISA, caricando le masse di prova, e generando fra le masse di prova e le superfici conduttive che le circondano forze spurie che possono essere confuse con segnali gravitazionali. Per valutare queste forze spurie occorre determinare il flusso dei raggi cosmici primari e di origine solare in prossimità dellorbita di LISA Qui, per esempio, è mostrato il flusso dei protoni dei raggi cosmici primari al minimo e al massimo di modulazione solare. I protoni sono il 90% del campione dei raggi cosmici; nuclei di elio sono l8%, ed il restante 2%, sono elettroni e nuclei pesanti

60 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Nel 2002 è stato usato un fascio di soli K S per cercare decadimenti super-rari, tra cui: Nel sono stati usati due fasci simultanei di K e K per cercare la Violazione diretta di CP nei decadimenti in tre pioni

61 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani LHCb physics goal TThe experiment will provide high precision tests of CP violation in B meson decays exploiting a large number of different B decay channels Enormous production rate at LHCb: ~ b(b bar ) pairs per year much higher statistics than the current B factories But more background from non-b events challenging trigger and high energy more primary tracks, tagging more difficult EExpect ~ 200,000 reconstructed B 0 J/ K S events/year (current B-factory samples of ~ 2000 events) precision on sin 2 ~ 0.02 in one year for LHCb (similar to expected world average precision in 2007) EExpect ~ 26,000 reconstructed B 0 events/year (~ 1000 from B-factory by 2007) BBut in addition, all b-hadron species are produced: B 0, B +, B s, B c, b …

62 Firenze, 4 Febbraio 2004Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani Multi Anode PMTs pixels Fresnel lenses


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