ESPERIMENTO MOLTO COMPLESSO Pierluigi Paolucci - Liceo Mercalli 20161

Un esperimento molto complicato Il bosone di Higgs Particella elementare invisibile ad occhio nudo Predetta teoricamente, ma esiste davvero ? Non sappiamo quale sia la sua massa (o quasi) Se esiste ha una bassissima probabilità di essere generata in una collissione tra due protoni di altissima energia. – Sappiamo come riconoscerla – Dobbiamo fare tantissimi (miliardi) esperimenti (collisioni) per sperare di generarla e vederla poche volte Pierluigi Paolucci - Liceo Mercalli 20162

Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN Il Large Hadron Collider CMS Atlas Alice LHC- b Ginevra CERN 3

Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN Test e istallazione dei magneti 4

I dipoli lavorano a 8.3 T & °C in elio superfluido protoni percorrono volte al secondo LHC, viaggiando al 99.99% la velocità della luce. Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN I protoni viaggiano nel vuoto spinto pari a quello delle spazio interplanetario. La pressione interna è di atm, dieci volte inferiore a quella sulla luna! Quando due fasci di protoni collidono generano una temperatura volte quella del sole, il tutto concentrato in uno spazio infinitesimale. 5

Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN L’acceleratore LHC – lungo 27 Km 6 Per costruire i magneti di LHC sono stati necessari km di filo superconduttore, una lunghezza sufficiente per avvolgere il filo 6 volte intorno alla terra. Migliaia di miliardi di filamenti di niobio-titanio sono stati usati per creare ogni filo: essi sono spessi circa 7 millesimi di millimetro, cioè 10 volte più sottili di un capello umano. Allineando tutti i filamenti uno dopo l'altro si coprirebbe una distanza pari a più di 10 volte quella tra la terra e il sole. L’Italia ha costruito una grande parte dei magneti dei cavi e dell’elettronica

Ora che abbiamo la macchina acceleratrice capace di produrre 10 9 collisioni p-p al secondo cosa deve fare l’apparato sperimentale ? 1. Saper identificare, fotografare (digitale) e salvare (su computer) tutti gli eventi “interessanti” che sono circa 1000 al secondo. 1. Ma come sono questi eventi noti e non noti da rivelare ? Che struttura hanno ? Che particelle contengono ? Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN 7

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Acquisizione dati e trigger  Gli esperimenti ad LHC sono enormi “macchine fotografiche” tridimensionali da circa 100 Mega-pixel  Le collisioni tra protoni sono ~ 1 miliardo al secondo  Ma gli esperimenti possono registrare non più di 1000 eventi al secondo  Elettronica sofisticata per selezionare al volo gli eventi interessanti 9

Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN Computing e analisi dati  I dati acquisiti ammontano a circa Peta-byte l’anno  LHC dovrà usare molti centri di calcolo distribuiti sull’intero pianeta  Il CERN ha sviluppato il World Wide Web (WWW) per permettere lo scambio di documenti tra scienziati  Per LHC è stato sviluppato il sistema di calcolo distribuito GRID 10

Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN Analisi dati  Dalla teoria sappiamo che riuscissimo a produrre un bosone di higgs questo poi:  Potrebbe trasformarsi in altre particelle Z e W che  A loro volta di trasformano in muoni, elettroni e particelle note.  Grazie a potentissimi computer ricostruiamo tutte le particelle prodotte in ogni collisione e poi “a ritroso” vediamo se c’era un Higgs.  Un evento su miliardi 11

Foto di un evento con bosone di Higgs 12 Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN