Ricerca e scoperte - Esperienza, insegnamento, collaborazione – Tecnologia e innovazione Il laboratorio di fisica delle particelle più grande del mondo CMS CERN Ferney-Voltaire LHC

Per “vedere” la materia

servono fasci di luce… Occhi, macchina fotografica Sorgente di luce

Al CERN per “vedere” dentro la materia Acceleratori e rivelatori Sorgente di particelle macchina fotografica

Il videogioco di oggi: 1.Come funziona il rivelatore? 2.Analizzerete le fotografie di alcune collisioni protone-protone raccolte da CMS per: – Identificare alcune particelle e capire cosa è successo – Conoscere qualcosa sulla struttura del protone dall’analisi di alcuni eventi Al Microcosmo vedremo invece come funziona un acceleratore

COSA VEDIAMO NELLA ‘MACCHINA FOTOGRAFICA’ Le particelle ‘stabili’ prodotte nella disintegrazione di particelle ‘instabili’ che possiamo creare nelle collisioni, ad esempio bosoni W+, W-, Z o Higgs: W +     W +  e + + W +  hadrons Ogni particella si allontana dal punto di interazione lasciando un segnale di energia nei rivelatori. I neutrini sono ‘invisibili’: non depositano energia W -   -   W -  e - + W -  hadrons Gli adroni sono fatti di quark: p, n,    , K +, K -,  … Z  e + + e - Z       - H 0  

UN MUONE

UN ELETTRONE

UN FOTONE

UN ‘ADRONE CARICO’

UN ‘ADRONE NEUTRO’

Per riconoscere gli eventi: iSpy

Un bosone Z che decade in due muoni Caratteristca: due gruppi di signali nei rivelatori esterni (detti rivelatori di muoni)

Un bosone W che decade in un muone e in un neutrino (non visto) Caratteristica: segnali nei rivelatori di muoni ed energia mancante nella direzione del neutrino (freccia verde)

Misura della carica Curvatura in senso orario = carica positiva

Elettroni e muoni (+ neutrini) Un muone (traccia rossa) attraversa tutto CMS e lascia segnali nei rivelatori esterni. L’energia mancante (neutrino) è indicata dalla freccia gialla Un elettrone (traccia gialla) segnali nel calorimetro ECAL. L’energia mancante (neutrino) è indicata dalla freccia gialla

Le regole del gioco (metodo scientifico): 1.Fate una previsione per il rapporto di eventi in cui si osserva un W+ e di eventi con un W-, basandovi sulla struttura del protone 2.Classificate eventi W+, W-, Z e contate il numero di eventi W+ e W-, riconoscendo la carica del muone o dell’elettrone 3.Verificate il rapporto e confrontatelo con la previsione

1.La previsione I quark di un protone sono “scombussolati” nella collisione e si trasformano in un altro quark emettendo un bosone W up  down : W+ ; down  up : W - Protone: Possibilità di 2 up+ 1 down trasformazione? W+ μ+ Carica = +2/3Carica = -1/3

Gioco ideato da David Barney e Marzena Lapka Gruppi di lavoro con: Francesca Cavallari, Pietro Govoni, Arabella Martelli e Andrea Massironi Split into teams – Each team will look at maximum events you can! – Open your Firefox browser with two tabs 1.Event display software 2.Spreadsheet for results Select the tab “data_16apr” Scroll down to your group number (2 to 11) BUON DIVERTIMENTO!