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PubblicatoPio Pisani Modificato 8 anni fa
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ESPERIMENTO MOLTO COMPLESSO Pierluigi Paolucci - Liceo Mercalli 20161
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Un esperimento molto complicato Il bosone di Higgs Particella elementare invisibile ad occhio nudo Predetta teoricamente, ma esiste davvero ? Non sappiamo quale sia la sua massa (o quasi) Se esiste ha una bassissima probabilità di essere generata in una collissione tra due protoni di altissima energia. – Sappiamo come riconoscerla – Dobbiamo fare tantissimi (miliardi) esperimenti (collisioni) per sperare di generarla e vederla poche volte Pierluigi Paolucci - Liceo Mercalli 20162
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Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN Il Large Hadron Collider CMS Atlas Alice LHC- b Ginevra CERN 3
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Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN Test e istallazione dei magneti 4
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I dipoli lavorano a 8.3 T & -271.3°C in elio superfluido 10 12 protoni percorrono 11.245 volte al secondo LHC, viaggiando al 99.99% la velocità della luce. Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN I protoni viaggiano nel vuoto spinto pari a quello delle spazio interplanetario. La pressione interna è di 10 -13 atm, dieci volte inferiore a quella sulla luna! Quando due fasci di protoni collidono generano una temperatura 100.000 volte quella del sole, il tutto concentrato in uno spazio infinitesimale. 5
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Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN L’acceleratore LHC – lungo 27 Km 6 Per costruire i magneti di LHC sono stati necessari 750.000 km di filo superconduttore, una lunghezza sufficiente per avvolgere il filo 6 volte intorno alla terra. Migliaia di miliardi di filamenti di niobio-titanio sono stati usati per creare ogni filo: essi sono spessi circa 7 millesimi di millimetro, cioè 10 volte più sottili di un capello umano. Allineando tutti i filamenti uno dopo l'altro si coprirebbe una distanza pari a più di 10 volte quella tra la terra e il sole. L’Italia ha costruito una grande parte dei magneti dei cavi e dell’elettronica
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Ora che abbiamo la macchina acceleratrice capace di produrre 10 9 collisioni p-p al secondo cosa deve fare l’apparato sperimentale ? 1. Saper identificare, fotografare (digitale) e salvare (su computer) tutti gli eventi “interessanti” che sono circa 1000 al secondo. 1. Ma come sono questi eventi noti e non noti da rivelare ? Che struttura hanno ? Che particelle contengono ? Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN 7
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Acquisizione dati e trigger Gli esperimenti ad LHC sono enormi “macchine fotografiche” tridimensionali da circa 100 Mega-pixel Le collisioni tra protoni sono ~ 1 miliardo al secondo Ma gli esperimenti possono registrare non più di 1000 eventi al secondo Elettronica sofisticata per selezionare al volo gli eventi interessanti 9
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Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN Computing e analisi dati I dati acquisiti ammontano a circa 10-15 Peta-byte l’anno LHC dovrà usare molti centri di calcolo distribuiti sull’intero pianeta Il CERN ha sviluppato il World Wide Web (WWW) per permettere lo scambio di documenti tra scienziati Per LHC è stato sviluppato il sistema di calcolo distribuito GRID 10
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Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN Analisi dati Dalla teoria sappiamo che riuscissimo a produrre un bosone di higgs questo poi: Potrebbe trasformarsi in altre particelle Z e W che A loro volta di trasformano in muoni, elettroni e particelle note. Grazie a potentissimi computer ricostruiamo tutte le particelle prodotte in ogni collisione e poi “a ritroso” vediamo se c’era un Higgs. Un evento su miliardi 11
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Foto di un evento con bosone di Higgs 12 Pierluigi Paolucci - Istituto di Fisica Nucleare di Napoli e CERN
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