Il Laboratorio del CERN Masterclass 2008 a Roma Tre Il Laboratorio del CERN e l’ LHC Luca Spogli

Come si ricercano nuove particelle?

Acceleratori di particelle

Dove si trova il CERN? CERN AEREOPORTO DI GINEVRA

Fondato nel 1954

CERN = Laboratorio di Fisica delle Particelle Accanto alle particelle esistono le antiparticelle

Il CERN non è un Laboratorio segreto Missione principale Tecnologia Ricerca Addestramento Collaborazioni

Stati Membri: Osservatori: Austria, Belgio, Bulgaria, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Italia, Norvegia, Olanda, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Slovacchia, Spagna, Svezia, Svizzera, Ungheria Stati Membri: Osservatori: Federazione Russa, Giappone, India, Israele, Stati Uniti, Turchia, Commissione Europea, UNESCO

Il complesso degli acceleratori Youtube.com - http://www.youtube.com/watch?v=AHT9RTlCqjQ

LHC Collisore protone-protone posto nel tunnel di LEP ( 2E = 14 TeV) Esperimenti ATLAS, CMS, LHCb, ALICE, TOTEM (metà 2008) Costo di LHC Acceleratore 3500 MSF (2200 Meuro) (senza salari) Rivelatori 850 MSF ( 530 Meuro) Costi molto elevati, ma circa 25 paesi contribuiscono su 14 anni: meno di 100 km di autostrada

Vista generale del Large Hadron Collider (LHC) ~100 metri L’energia immagazzinata nei fasci di protoni sarebbe in grado di far muovere una Mercedes ad una velocità di circa 1700 km/h

LHC Collisore protone-protone 7 TeV + 7 TeV 104 giri al secondo! Il Large Hadron Collider nel Tunnel di LEP Tunnel (27 km) ~100 m sotto-terra (per schermare dalle particelle provenienti dal cosmo) Collisore protone-protone 7 TeV + 7 TeV LHC 104 giri al secondo! Luminosità = 1034 cm-2 sec-1  “Tanti” eventi rari possono essere prodotti Ricerche fondamentali: Bosone/i di Higgs Particelle Supersimmetriche Quark-Gluon Plasma Violazione di CP dei mesoni B 1232 Magneti Superconduttori a T= 1.9 K

Magneti dipolari di LHC (1232)

Gli esperimenti ad LHC CMS Rivelatore General purpose Fisica degli ioni pesanti Violazione di CP con quark b

ATLAS Roma Tre Diametro 25 m Lunghezza della regione centrale 26 m Lunghezza totale 46 m Peso totale 7000 Tons

CMS CMS CMS Peso totale : 12,500 tons (circa 2 Tour Eiffel) Diametro totale: 15 m Lunghezza totale: 21.6 m Campo magnetico : 4 Tesla

Anatomia di un Rivelatore http://webusers.fis.uniroma3.it/~spogli/CMS_Slice.swf

A MODERN “SHIP IN A BOTTLE” CERN Courier Novembre 2003

ATLAS CMS

Computing negli esperimenti LHC I dati trasmessi in un secondo di attività di LHC equivalgono a : l’ informazione scambiata dalla TELECOM MONDIALE (≈ 100 milioni di telefonate) Decadimento del bosone di Higgs in 4 muoni 1 in 10 13 events

Volume di dati ad LHC Per ciascun esperimento: 40 milioni di collisioni al secondo Dopo selezione, 100 collisioni interessanti al secondo Un Megabyte di informazioni digitizzate per ogni collisione = rate di registrazione di 100 Megabytes/sec 1 miliardo di collisioni registrate all’anno = 1 Petabyte/anno (1 Petabyte= 1015 Byte) 1 Megabyte (1MB) Una foto digitale 1 Gigabyte (1GB) = 1000MB Un film su DVD 1 Terabyte (1TB) = 1000GB La produzione annuale di libri 1 Petabyte (1PB) = 1000TB 10% della produzione annuale da parte degli esperimenti a LHC 1 Exabyte (1EB) = 1000 PB Produzione annuale dell’ informazione Con i 4 esperimenti, saranno accumulati 15 PetaBytes di nuovi dati ogni anno: tanti DVD da arrivare alla stratosfera

Perciò: fornire una montagna di CPU Calibrazioni Ricostruzione Simulazione Analisi Per il computing di LHC, sono necessari circa 100000 processori dei PC attuali! Anche tenedo conto dell’ avanzamento della tecnologia e della diminuzione dei costi, il CERN da solo non è in grado di fornire abbastanza risorse informatiche per LHC

Collaborazione Mondiale  computing e capacità di immagazzinamento distribuite Europa: 267 istituti, Altro: 208 istituti

Il WWW è stato inventato al CERN Tim Berners-Lee Il WWW fornisce un accesso “senza ostacoli” alle informazioni depositate in milioni di diverse locazioni geografiche

Prima pagina Web http://www. w3

Un’ ultima “chicca” Lo scorso anno la CNN ha fatto un’inchiesta sulle sette meraviglie tecnologiche del mondo moderno: al primo posto con il 51% dei voti : il WEB (nato al CERN!) al secondo posto con il 16% dei voti : Il CERN E allora non c’ è bisogno di delle “meravigliose” invenzioni tecnologiche di “Angeli e Demoni” di Dan Brown (aereo spaziale, ...) per trovare affascinante la fisica delle particelle!

Angeli e Demoni ? http://public.web.cern.ch/public/en/Spotlight/SpotlightAandD-en.html

Sul Web http://www.atlas.ch/ http://www.cern.ch http://www.particleadventure.org/

Ed ora…via all’esperimento Si torna indietro di qualche anno prima dell’era LHC (2000)