ATLAS LHC (Large Hadron Collider) L’esperimento ATLAS al LHC del CERN permetterà di studiare negli anni 2004-2020 le interazioni protone-protone alle energie più elevate raggiungibili in laboratorio permettendo di chiarire alcuni aspetti ancora sconosciuti del Modello Standard delle interazioni fondamentali. Tra questi, il più importante è sicuramente quello dell’esistenza del Bosone di Higgs. I ricercatori napoletani contribuiranno alla realizzazione del sistema di trigger dello spettrometro per muoni. Simulazione al computer di un evento in cui un bosone di Higgs decade in 4 muoni. I 4 segmenti in giallo sono le tracce dei muoni ricostruite nel rivelatore interno di tracce. Ricerca del Bosone di Higgs Esperimenti di complessità e costo come quelli di ATLAS non sarebbero realizzabili senza l’esistenza di una vasta cooperazione internazionale che rende possibile il coordinamento delle risorse umane e finanziarie necessarie Lo Spettrometro per muoni Il Large Hadron Collider I muoni sono le uniche, tra le particelle prodotte, che riescono a raggiungere la parte più esterna dell’apparato (traccia rossa). I tre piani di rivelatori colorati in azzurro (camere a deriva) permettono di misurarne la posizione con la precisione di poche decine di micron. I rivelatori in rosso (RPC) segnalano la presenza di un muone pochi miliardesimi di secondo dopo che esso è stato generato. Il Large Hadron Collider, con i suoi 27 Km di magneti superconduttori raffreddati ad una temperatura vicina allo Zero Assoluto, permette di accelerare i protoni che collidono ad una energia di 7 milioni di milioni di elettronvolt. A questa energia i protoni si muovono ad una velocità pari a 0,999999991 volte la velocità della luce. A T L A S Un esperimento per LHC Rivelatori di muoni Magnete toroidale Rivelatore interno di tracce Solenoide Toroide in avanti Calorimetro elettromagnetico Calorimetro adronico L’acquisizione dei dati L’acceleratore produce alcuni miliardi di collisioni al secondo. Di queste solo alcune decine sono “interessanti”. L’esperimento deve essere in grado di selezionare questi “eventi” in tempo reale raccogliendo, per ognuno di essi un elevatissimo numero di informazioni che ne permettano la ricostruzione completa. Gli eventi che possono portare alla scoperta del Bosone di Higgs sono prodotti con una frequenza di uno su un miliardo di miliardi La Collaborazione ATLAS si avvale di oltre 1700 fisici di 144 istituti di ricerca distribuiti su 5 continenti ATLAS LHC (Large Hadron Collider) Il gruppo di ricerca del Dipartimento di Scienze Fisiche dell’Università di Napoli “Federico II” partecipa a due esperimenti di fisica delle altissime emergie, nell’ambito di programmi di ricerca finanziati dall’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), entrambi svolti nel laboratorio internazionale del CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucleaire) presso Ginevra: l’esperimento L3 all’acceleratore LEP (Large Electron Positron collider), attualmente in funzione e l’esperimento ATLAS all’acceleratore LHC (Large Hadron collider), attualmente in preparazione. Studio delle interazioni fondamentali e dei costituenti elementari. Ricerca del bosone di Higgs e ricerca di nuove particelle Si creano così su scala microscopica le condizioni presenti nell’Universo pochissimo dopo il Big Bang (meno di miliardesimo di miliardesimo di secondi) . L’esperimento L3 studia le collisioni elettrone-positrone ad un’energia totale nel centro di massa tra 80 e 200 GeV (miliardi di elettronvolt). La raccolta dei dati è iniziata nel 1989 e proseguirà fino all’anno 2000. L’esperimento è condotto da una vasta collaborazione internazionale comprendente circa 500 fisici provenienti da tutto il mondo. Al LEP, fasci di elettroni e positroni circolano in senso opposto in un tubo a vuoto situato in un tunnel sotteraneo a circa 100 m di profondità. Accelerati a quasi la velocità della luce, i fasci di elettroni e positroni si scontrano in quattro zone sperimentali, dove sono istallati quattro grandi apparati sperimentali: ALEPH, DELPHI, L3 ed OPAL. Evento di collisione e + e _ -> Z -> 3 jets di molte particelle Evento di collisione e + e _ -> Z -> m + m _ Vista in sezione dell’apparato sperimentale L3 e dei rivelatori RPC. L 3 LEP (Large Electron Positron collider) LEP è un acceleratore circolare di 27 Km di circonferenza, situato presso la frontiera tra Francia e Svizzera vicino a Ginevra. Nella collisione tra elettrone e positrone la temperatura della piccolissima palla di fuoco che si produce, in un tempo pari a circa un miliardesimo di secondo, raggiunge una temperatura circa 400 milioni di volte la temperatura della superificie del sole. Napoli ALEPH L3 LEP Positroni Elettroni SPS CERN Meyrin Lago di Ginevra GINEVRA M. Bianco CERN Prevessin DELPHI OPAL