Dai sotterranei del CERN Giancarlo Mantovani Universita’ degli Studi di Perugia INFN- Sezione di Perugia

Universita’ e INFN Perugia Istituto Nazionale di Fisica Nucleare: 20 Sezioni in tutta Italia 4 Laboratori Nazionali 10 Gruppi Collegati I will not show the Track Reconstruction Performances because are well know since 2001. We are fully alogoritmic efficient on single muon and we are 95% efficiency on single pions and jets. This is due to the Tracker Material. Perugia

CERN

Gli acceleratori del CERN

LHC 27 km diam 8,7 km

Perchè energie elevate delle particelle-sonda Nel mondo subatomico non solo la luce (fotoni) ma tutte le particelle elementari sono caratterizzate da proprietà ondulatorie con una lunghezza d’onda ~inversamente proporzionale alla loro energia in virtù della celebre formula di DeBroglie p= mv= h/ l per “osservare” un oggetto di dimensione r si deve usare luce o materia dotata di lunghezza d’onda l < r. La luce visibile che si origina dalle transizioni atomiche (con energie dell’ordine degli eV) ha l ~ 3000 10-8 cm insufficiente per es.a osservare i virus . Il microscopio ad elettroni con energie dell’ordine di migliaia di ev e quindi con ~ 1000 volte più potere risolvente della luce può risolvere e osservare i virus. Per esplorare i nuclei, le cui dimensioni sono 105 volte più piccole di quelle dell’atomo (~ 1 fermi = 10-13 cm) sono necessarie particelle-sonda con energie dell’ordine del GeV (109 eV) LHC sarà in grado di esplorare la natura alla scale di energia dei TEV (10**12 eV) fino a distanze di ~ 10**(-16) cm penetrando in profondità dentro il nucleo.

Progresso nei collisionatori a partire dal 1965

Il Modello Standard

Evoluzione dell’Universo

Materia e Antimateria La perfetta simmetria tra materia e antimateria fu prevista da Dirac nel 1930 . Il primo antielettrone (positrone) fu osservato da Anderson nel 1932, il primo antiprotone da Segrè e Chamberlain nel 1959.

Il bosone di Higgs la particella di Dio Il tassello ancora mancante per la completa verifica del Modello standard

Misteri dell’Universo 1-Materia oscura e buchi neri Abbiamo le prove che solo circa il 10% della materia che costituisce l’universo emette segnali ed è quindi osservabile. Il resto è “oscuro” . Anche i buchi neri sono oscuri. 2- Perchè l’universo è fatto solo di materia e l’antimateria sembra assente nella radiazione cosmica primaria?

Buchi neri (1) Se una stella è molto massiccia, più di 6-7 volte il Sole, quando esplode come supernova dà luogo all'oggetto più strano e affascinante del cosmo: un buco nero. Il nucleo della stella crolla sotto il proprio peso e non riesce a controbilanciarlo nemmeno comprimendosi al massimo. Sono previsti dalla teoria della relatività, non sono osservabili direttamente perché nessun segnale può uscire, ma confermati indirettamente dalle osservazioni astronomiche.

Buchi neri (2) La forza di attrazione gravitazionale di un buco nero è immensa: qualunque cosa che gli passi troppo vicino viene catturata e vi cade dentro, senza poterne più uscire. Nemmeno un raggio di luce, che è la cosa più veloce che esista in natura, può sfuggirgli: ma non potendo emettere radiazione, esso non può essere "visto". Uno dei fenomeni che permettono di scorgere indirettamente un buco nero è l'effetto di "lente gravitazionale" che esso esercita. In condizioni normali, un raggio di luce percorre una traiettoria rettilinea; quella che passa abbastanza vicino ad un buco nero, invece, viene incurvata a causa del suo intenso campo gravitazionale. Al centro della galassia è presente un buco nero con 3,7 milioni di masse solari!!

Buchi neri (3) Come c’entra LHC? Possibilità teorica di produzione di Microbuchi neri in urti di altissima energia quali si realizzano già negli urti di raggi cosmici con l’atmosfera fino a centinaia di TeV (LHC solo 14..) senza che nulla sia stato mai osservato. Ma esiste anche la teoria di Hawking che in ogni caso prevederebbe una evaporazione quasi istantanea di tali microstrutture (radiazione di Hawking). L’insieme di tutti questi fatti e teorie ha finito per convincerci che la possibilità di una Apocalisse dovuta a un microbuco nero è assai remota.

Cosa ci aspettiamo da LHC 1- Rivelare finalmente il bosone di Higgs 2- Effettuare misure di alta precisione di processi particolari per determinare sempre meglio alcuni parametri del modello standard e le violazioni di simmetria che spiegherebbero anche l’asimmetria amateria-antimteria dell’universo. 3- Rivelare eventuali processi nuovi che sarebbero indice di simmetrie superiori e che implicherebbero l’esistenza di ulteriori mattoni fondamentali, anche in vista di una unificazione di tutte le interazioni fondamentali.

Esperimento CMS

Applicazioni 1- Uso degli acceleratori in medicina e diagnostica medica. 2- Sviluppo di rivelatori di particelle che vengono usati anche in medicina. 3- Fisica dei materiali 4-Criogenia 5-Elettronica 6-Reti di calcolo (WEB- GRID)

Inventore World Wide Web: Tim Berners-Lee (CERN)