P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN Progetto Quasar dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Alcuni materiali da http://livefromcern.web.cern.ch A cura di: P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia e con il supporto del SIS - Servizio Informazione Scientifica R. Centioni, S. Giromini Vannucci, L. Sabatini. P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

1951 1957 4 Sezioni universitarie Milano, Torino, Padova, e Roma Nascita INFN 1951 4 Sezioni universitarie Milano, Torino, Padova, e Roma 1957 Laboratori Nazionali di Frascati Frascati Aggiungere fotografia dei ragazzi di via Panisperna P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN Gran Sasso Legnaro INFN oggi VIRGO-EGO European Gravitational Observatory 19 Sezioni 11 Gruppi collegati 4 Laboratori Nazionali Con il passare degli anni sono nate sezioni dell’INFN presso quasi tutti I dipartimenti di Fisica delle Universita’ italiane  possibilita’ tecnica e logistica per coloro che vogliono fare ricerca di fisica nei “campi propri dell’INFN” Sono nati, oltre I LNF, altri 3 Laboratori Nazionali Legnaro: fisica dei nuclei pesanti, studio della struttura nucleare, onde gravitazionali (Auriga = Nautilus) Laboratori del Sud (Catania): fisica nucleare fondamentale, studio di tecniche di conservazione e restauro dei beni artistici. Gran Sasso: esperimenti di fisica passiva: studio di raggi cosmici e proprieta’ dei neutrini. Virgo: progetto speciale dell’INFN in collaborazione con il corrispondente ente di ricerca francese, per la ricerca e lo studio delle onde gravitazionali. Il bilancio annuale dell’INFN e’ dello stesso ordine di grandezza della F.C. Juventus. (chiedere a Paola) Laboratori del Sud (Catania) P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN Che cosa e’ la materia? P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

Viaggio nell’infinitamente grande e nell’infinitamente piccolo P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN “Numeri-cucciolo” 103 1 seguito da 3 zeri: 1 000 (mille) 109 1 seguito da 9 zeri: 1 000 000 000 (un miliardo) E’ un modo comodo (e corto!!) per esprimere numeri MOLTO GRANDI o MOLTO PICCOLI !!! 10-6 l’1 e’ al sesto posto dopo la virgola: 0,000.001 (un milionesimo) 10-9 l’1 e’ al nono posto dopo la virgola: 0,000 000 001 (un miliardesimo) P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN Tutte le “cose” possono essere fatte a partire dai mattoncini Lego basic. P N n e I Lego e le particelle Tutte le cose sono fatte di “particelle”, solo che sono troppo piccole per “vederle” P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

“Polvere di Stelle” Formazione delle galassie “Zuppa” di particelle Nucleosintesi (3 minuti) Formazione degli atomi (30 minuti) Universo trasparente alla luce (300 000 anni) Formazione delle galassie (1 milione-1 miliardo di anni) Formazione della Via Lattea (5 miliardi di anni) Formazione del Sistema Solare (10 miliardi di anni) Origine della Vita sulla Terra Origine del genere umano “Polvere di Stelle” P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN c = 300 000 km/s Qui, ora 8 minuti luce Sole Il Big Bang Qui, ora 14 miliardi di anni luce Universo primordiale P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN Onde gravitazionali 1- Kepler: Sole e pianeti 2- Newton: la stessa legge per il Sole e la mela che cade dall’albero 3-Einstein: Relativita’ generale Fotografia/disegno di pianeti + sole Una variazione dello stato di moto delle masse determina una perturbazione delle proprietà geometriche dello Spazio-Tempo Queste perturbazioni della geometria, generate in prossimità delle masse che stanno cambiando il loro stato di moto, possono propagarsi nello Spazio-Tempo ==>> ONDE GRAVITAZIONALI Possiamo pensare alle onde gravitazionali come increspature nello spazio-tempo piatto P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN “Vedere le cose”(1) Gli acceleratori di particelle sono stati realizzati per studiare i costituenti più piccoli del mondo conosciuto. Infatti per il principio di indeterminazione di Heisenberg la quantità di moto e la posizione non possono essere contemporaneamente misurati con precisione; o meglio gli errori nella misura della posizione Dx, e della quantità di moto Dp, devono soddisfare la relazione: DxDp>h/4p con h costante di Planck. Per “risolvere” particolari aventi le dimensioni del raggio nucleare (Dx=10-12 cm) la quantità di moto dovrebbe essere Dp>10 MeV/c. Per poter indagare sulla struttura fine di particelle è necessario fornire quantità di moto alle particelle del fascio che esplora le particelle del bersaglio. I primi acceleratori, negli anni ‘30, furono motivati dagli studi di fisica nucleare, i successivi dallo studio delle particelle elementari in quanto, dall’equazione di Einstein E=mc2, vi è la possibilità di produrre nuove particelle con masse sempre maggiori generando negli acceleratori fasci di energie sempre più alte. Tipo di particelle accelerate: protoni, elettroni, ioni. Con gli adroni si possono raggiungere energie nel centro di massa più elevate ma con i leptoni gli esperimenti risultano più facili da interpretare Energia massima raggiungibile: questi acceleratori si usano per investigare le zone di energie sempre più elevate e scoprire nuove particelle. Luminosità massima per effettuare esperimenti ad alta statistica in cui è necessaria un’elevata produzione di particelle di determinata energia P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN “Vedere le cose”(2) Realta’ nascosta P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

Rivelatori: alla ricerca di tracce… P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

Come "vedere" le particelle subatomiche? P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN Identificazione Fotoni  Elettroni  Muoni  Pioni  Neutroni  P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

Riconoscere gli eventi Fotoni  Elettroni  Muoni  Pioni  Neutroni  P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

“ma a che serve?” e “quanto costa?” P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN Il World Wide Web (www) Nel 1990 al CERN nasce il WWW: sistema originalmente concepito per uno scambio istantaneo di informazioni tra ricercatori di differenti Laboratori e Università impegnati negli stessi progetti scientifici; OGGI HA MILIONI DI UTENTI SCIENTIFICI E COMMERCIALI IN TUTTO IL MONDO T.Berners Lee, fisico P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

PET (Positron Emission Tomography) P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

Quanto costa la ricerca in fisica delle alte energie? Dafne and KLOE: 150 milioni di euro INFN per un anno: 280 milioni di euro Bombardiere B-2B (stealth): 2 miliardi di euro Lancio di 1 space shuttle: 400 milioni di euro costruzione: 4 miliardi di euro Stazione Spaziale Internazionale: 40 miliardi di euro P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN Fine e… …buona visita! http://www.lnf.infn.it/edu/quasar/ P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

nell’infinitamente grande nell’infinitamente piccolo “Potenze di 10” Viaggio nell’infinitamente grande e nell’infinitamente piccolo P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN Le GRANDI domande La scienza (e la fisica in particolare) cerca di rispondere a domande quali: Di che cosa e’ fatto il mondo ? Quali sono le forze che lo tengono insieme ? Come e’ nato il nostro universo ? Posso costruire un calcolatore più veloce ? Posso generare energia più economica e pulita ? Come nascono le stelle? Come funziona il Sole ? E una cellula? E il DNA .... I ricercatori cercano una risposta a queste (e a tante altre!!) domande... P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN Pietre… Mattoni… Gocce… Stelle… Che cosa e’ la materia Tutto quello che vedi intorno a te (compresi i mattoni, le gocce e te stesso) E’ fatto di “mattoni” piu` piccoli… … e’ come con i Lego… P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

Riconoscere gli eventi si no Fotoni  Elettroni  Muoni  Pioni  Neutroni  e+ e-  e+ e- e+ e-  m+ m- si Fotoni  Elettroni  Muoni  Pioni  Neutroni  e+ e-  q q si no Fotoni  Elettroni  Muoni  Pioni  Neutroni  P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

PET (Positron Emission Tomography) P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN

Luce di sincrotrone (DANE-luce) Biology: intense and coherent X-ray beams for probing the molecular structure and function of proteins (X-ray crystallography). The molecule in the film is a ribosome from a cell, which manufactures proteins according to the specifications encoded in DNA. Microelectronics: non-destructive observation of circuits on chips at very high resolution allows detailed diagnostics and fault analysis. Medicine: A patient undergoes a synchrotron angiography. In a conventional angiography, a contrast agent must be administered via the femoral artery, which is intrusive and carries some risks. The increased sensitivity obtained by using synchrotron x-rays allows a dilute constrast administered intravenously, which is much less invasive, while giving high quality results. High-pressure applications: the radiation pressure from opposing x-ray beams directed onto the pole tips of a diamond vice create pressures of 1 million atm in a sample of material. The material can be simultaneously heated to thousands of degrees by a laser beam, recreating in the laboratory the conditions of high temperature and pressure at the center of the Earth, which is of great interest in the fields of geology and vulcanology—not only on Earth! Luce (fotoni) European Synchrotron Radiation Facility Particella carica P.Gianotti, F.Murtas, B.Sciascia LNF-INFN