Fisica al Large Hadron Collider del CERN: l’esperimento ATLAS Il gruppo ATLAS dell’UNICAL Anna Mastroberardino UNICAL, 24 maggio 2010 Docenti: Giancarlo Susinno Marcella Capua Giovanni Crosetti Laura Larotonda Anna Mastroberardino Marco Schioppa Enrico Tassi Assegnisti: Salvatore Fazio Daniela Salvatore Dottorandi: Vincenzo Lavorini Gianfranco Morello Tommaso Venturelli Tecnici: Franco Pellegrino, Vittorio Romano, Paola Turco

Perchè si studia la fisica delle particelle? Per tentare di rispondere a domande fondamentali, quali: di cosa è fatta la materia che ci circonda? quale origine hanno le forze che tengono insieme i componenti della materia?

Cosa sappiamo oggi neutroni e protoni contengono “quark” up e down neutrone u 1 fermi = 10-15 m d d neutroni e protoni contengono “quark” up e down protone u u d

Le forze fondamentali I costituenti elementari si legano tra loro attraverso quattro interazioni fondamentali, quelle che comunemente chiamiamo forze. Gravitazionale Forte Elettrodebole Decadimenti radioattivi Tiene insieme gli atomi Vi tiene seduti sulle sedie Tiene insieme i nuclei

Gli acceleratori di particelle … i nuovi microscopi Come si studia la fisica delle particelle Energie sempre più alte permettono di indagare strutture sempre più piccole Gli acceleratori di particelle … i nuovi microscopi

Fondato nel 1954, il CERN è l’organizzazione europea per Il CERN a Ginevra Fondato nel 1954, il CERN è l’organizzazione europea per la ricerca nucleare ed è il più grande centro mondiale per la fisica delle particelle Sito CERN 2 Acceleratore SPS CERN sito principale acceleratore LHC Aeroporto di Ginevra grid

il Large Hadron Collider La nuova macchina del CERN: il Large Hadron Collider LHC è situato al CERN in un tunnel di 27 km di circonferenza, tra 50 e 175 m sottoterra Alta energia: √s = 14 TeV (7+7) 7 volte maggiore dell’acceleratore fino ad oggi più potente (Tevatron al Fermilab) → Ricerca di nuove particelle in regimi inesplorati Alta luminosità L ~ 1034 cm-2 s-1, ~ 100 volte maggiore di Tevatron → Ricerca di processi rari

Tecnologie al limite del possibile La nuova macchina del CERN: il Large Hadron Collider Tecnologie al limite del possibile Superconduttività (13kA, 7MJoules) Criogenia (1.9 K) Magneti (8-10 T) Vuoto (10-12 Torr)

ATLAS: A Toroidal LHC Apparatus 22 m L’apparato sperimentale ha una struttura a “cipolla” che copre quasi totalmente l’angolo solido intorno al punto di interazione. Ciò è necessario affinché nessuno dei prodotti della interazione sfugga alla rivelazione. 44 m Le dimensioni dell’apparato sono ragguardevoli: 22 x 44 metri 7.000 tonnellate Canali elettronici: 108 e 3000 km di cavi …

Laboratorio Alte Energie Unical

Una delle camere costruite all’UNICAL

Le camere montate nello spettrometro per la misura dei muoni

Attività del gruppo Commissionamento delle camere di precisione dello spettrometro per muoni al CERN Sviluppo e gestione del software di primo livello per il monitoring on line dei sub-detector di ATLAS (GNAM) Studio della produzione di quark top Studio di particelle neutre a lunga vita media predette da estensioni del modello standard (Hidden Valley) In questa fase siamo particolarmente attivi nell’analisi dati Disponibilità di tesi di laurea Per maggiori informazioni contattateci Link utili: www.cs.infn.it www.cern.ch

L’avventura è cominciata! Il Large Hadron Collider è entrato in funzione a bassa energia alla fine del 2009. La notte tra il 30 ed il 31 marzo ha raggiunto una regione finora inesplorata di energia, aprendo un nuovo orizzonte. Noi c’eravamo, presenti e partecipi a questa nuova fase di esplorazione!

Salvatore Fazio e Vincenzo Lavorini, Fisica, Unical

Il muone e' ben visibile in ricostruzione, il Plot non ancora pubblico... pT (µ+) = 29.1 GeV η (µ+) = 0.66 ETmiss = 24 GeV mT = 52.5 GeV Il muone e' ben visibile in ricostruzione, il neutrino dalla misura dell’energia mancante

jkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjk In questo evento sono visibili due vertici, appartenenti a due collisioni nello stesso “pacchetto” di protoni

First J/Ψ peak: one more resonance to tick off our list ATLAS e-news 12 May 2010 First J/Ψ peak: one more resonance to tick off our list With as little as 320 inverse microbarns, a clear peak emerges in the muon channel Atlas spectrometer “ within a few months of collisions the LHC is already able to rediscover particles that took years to discover a few decades ago. So, it appears things are moving forward nicely” The Eternal Universe

Perché studiare fisica nel più grande acceleratore del mondo? Questo strumento, il più ambizioso e difficile mai realizzato nella fisica delle alte energie, permetterà di affrontare, e sperabilmente risolvere, quelle che oggi sono le sfide più importanti della Fisica: Circa il 30% della massa-energia totale dell’Universo è composto da particelle (Dark Matter) non ancora identificate tra le varie possibili. Circa il 70% corrisponde ad un’energia associata al vuoto (Dark Energy), della quale si sa solo che esiste, ma non molto di più! Ignoriamo il meccanismo che dà origine alla massa. Non sappiamo se le interazioni fondamentali sono manifestazioni di uno stesso fenomeno LHC modificherà certamente la nostra comprensione della natura. In particolare può dire l’ultima parola sul meccanismo di Higgs

Le ricadute sociali della ricerca fondamentale LHC: un progetto da 3 miliardi di euro Gli scienziati hanno trasferito la conoscenza scientifica e la tecnologia necessarie alla sua costruzione all’industria e alla Società, in settori cruciali: Salute, Informatica, Scienza dei materiali, Energia, Ambiente Salute: mercato per isotopi d’uso in diagnostica prevede aumento annuo del 10% ed una somma totale pari a 4,5 miliardi di euro per il 2020 In 10 anni previsti 30 centri dedicati all’adroterapia; per tali infrastrutture previsti investimenti pari a circa 100 milioni di euro Informatica: entrate per l’e-business nel 2006 pari a 3000 miliardi di $ previsioni di spesa mondiale nel 2010 per il mercato della grid (genetica e scienze della vita,meteorologia, modellizzazione finanziaria, industrie petrolifere): 19.2 miliardi di $

Attività del gruppo Commissionamento delle camere di precisione dello spettrometro per muoni al CERN Sviluppo e gestione del software di primo livello per il monitoring on line dei sub-detector di ATLAS (GNAM) Studio della produzione di quark top Studio di particelle neutre a lunga vita media predette da estensioni del modello standard (Hidden Valley) In questa fase siamo particolarmente attivi nell’analisi dati Disponibilità di tesi di laurea Per maggiori informazioni contattateci Link utili: www.cs.infn.it www.cern.ch

Considerazioni finali “….. il progresso in medicina può parere stregoneria. Ma sposti la tenda e scopri al timone un fisico delle alte energie o un chimico o un ingegnere” Harold Varmus premio Nobel per la medicina In fisica delle particelle la ricerca fondamentale - migliora la vita di tutti i giorni - è un investimento per il futuro Vi aspettiamo!