2. Il Modello Standard del Microcosmo Ricerca del Bosone di Higgs a LHC Pergola Aprile 20131 -Il Modello Standard (SM) è descritto nelle 3 diapositive.

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1 2. Il Modello Standard del Microcosmo Ricerca del Bosone di Higgs a LHC Pergola Aprile 20131 -Il Modello Standard (SM) è descritto nelle 3 diapositive seguenti. - LHC e’ il piu’ grande acceleratore esistente : ha una circonferenza di 27 km, vi sono 9600 magneti superconduttori raffreddati a elio liquido a -271°C. LHC e’ un “collisionatore”: i protoni circolano in direzioni opposte e collidono frontalmente: Un fascio di p gira in una direzione e l’altro in verso opposto. Un fascio e’ composto di “pacchetti” di p, con dimensioni trasverse di 1 mm, 1 micron nelle regioni di collisione -I protoni sono accelerati in una serie di pre-acceleratori (Elettrostatico (ES), Lineare, Booster, Protosincrotrone (PS), SPS). -Occorrono 10’ per l’iniezione, 20’ per portare I protoni all’energia massima, dopo di che i preacceleratori sono usati per altri scopi. -LHC e’ stato usato a energie totali di 7 e 8 TeV; nel 2015 sarà a 14 TeV -Il CERN (Laboratorio Europeo per la Fisica delle Particelle) e’ ora un laboratorio mondiale, che ha anche un seggio di osservatore all’ONU.

2 Pergola Aprile 20132 I costituenti ultimi della materia, i mediatori delle forze fondamentali +Bosone di Higgs H, secondo il Modello Standard del microcosmo. I costituenti della materia

3 Pergola Aprile 20133 Le masse dei costituenti ultimi della materia differiscono di molti ordini di grandezza. Questo fatto non e’ spiegato nel M.S.

4 Pergola Aprile 2013 Il protone, secondo il modello statico a quark, e’ composto dai tre quark quasi puntiformi, u, u, d, ed e’ un sistema praticamente vuoto. Il protone, nel modello dinamico a quark e’ pieno di particelle virtuali, che emergono dal vuoto e restano in vita per tempi brevissimi. 4

5 Pergola Aprile 20135 Schema di LHC e degli esperimenti principali

6 Schema di LHC: il grande circolo blu in basso indica il tunnel di 27 km di circonferenza fra Svizzera e Francia. Il tunnel si trova a una profondita’ media di 100 m; e’ indicato in giallo il tunnel dell’SPS da dove si iniettano i protoni in LHC e i siti dei 4 esperimenti principali a LHC. Nel tunnel sotterraneo sono posti lunghi magneti superconduttori. Pergola Aprile 20136

7 Esperimento CMS: campo B=4 T; diametro 15 m, l=21 m; peso=12000 t. Pergola Aprile 20137

8 8 -ATLAS e’ molto piu’ grande di CMS, ma ha un campo B piu’ piccolo. -ATLAS e CMS hanno un insieme di sottorivelatori eccezionali, finemente segmentati e di altissima risoluzione temporale. -Il sistema di calcolo al CERN e’ eccezionale (Tier0) ed e’ connesso a un insieme di calcolatori (Tier 1, 2 in diversi Stati e Universita’). -ATLAS e CMS hanno quasi 3000 fisici+ingegneri, provenienti da quasi tutti I paesi del mondo, che firmano le pubblicazioni.

9 Pergola Aprile 20139 ATLAS e CMS hanno struttura cilindrica con rivelatori di vertice, calorimetro EM, calorimetro adronico in campo B + rivelatore di muoni

10 Pergola Aprile 201310 Per separare eventi nello stesso “crossing”: elettronica molto veloce, immaganizzo delle informazioni e analisi subito dopo (E’ necessario avere una grande potenza di calcolo).

11 Pergola Aprile 201311

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13 Probabilita’ di produzione e decadimento del bosone di Higgs secondo il Modello Standard. Il bosone di Higgs si accoppia con i costituenti di massa piu’ elevata: la coppia gluone+gluone converte in una coppia t+anti t che da’ luogo a H 0, che decade in vari modi. Pergola Aprile 201313

14 Pergola Aprile 201314 Un’analisi piu’ raffinata in probabilità permette di ottenere una precisione molto migliore, purche’ si conoscano bene le efficienze e le caratteristiche di ogni sottorivelatore e i “fondi” attesi in ogni canale di decadimento.

15 Rapporti dei decadimenti di H Pergola Aprile 201315 Conclusioni Alla massa m H0 =126 GeV e’ stata trovata una nuova “struttura” compatibile con il bosone di Higgs del Modello Standard (e’ un bosone perche’ decade in  e in ZZ). Occorre misurare lo spin del nuovo bosone e con maggior precisione i decadimenti. Ricadute pratiche e tecnologiche -Internet e’ stato inventato al CERN -Calcolo, vedi Tier 0, 1, 2, e ora Sviluppo di Cloud Computing -Magneti superconduttori -Tecniche del vuoto spinto -Tecnologie degli acceleratori  acceleratori per scopi medici -Rivelatori molto raffinati