Storia del Cern European Organization for Nuclear Research

Presentazione sul tema: "Storia del Cern European Organization for Nuclear Research"— Transcript della presentazione:

1 Storia del Cern European Organization for Nuclear Research 1949: L.V de Broglie propone la creazione di un laboratorio europeo per la fisica 1953: 11 paesi europei fondano il Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire 1957: diventa attiva la prima macchina del CERN, un sincrociclotrone 1960: inaugurazione del grande protosincrotrone (PS) 1971: realizzazione del SuperProtoSincrotrone (SPS) 1983: viene osservato per la prima volta il bosone Z0 1989: comincia a funzionare il LEP ( Large Electron Positron Collider ), nasce il World Wide Web 2008: entra in funzione il Large Hadron Collider (LHC) Foto LINAC – CERN Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Elena Mozzetti, Alessandro Samuelly – 5^H Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

2 INTERAZIONI, MEDIATORI
MODELLO STANDARD: INTERAZIONI, MEDIATORI & PARTICELLE + 3 2 - 1 MATERIA ATOMO NUCLEO PROTONE: QUARK-UP QUARK-DOWN INTERAZIONI: MEDIATORI DI FORZE: FORZA GRAVITAZIONALE GRAVITONE FORZA ELETTROMAGNETICA FOTONE FORZA NUCLEARE FORTE GLUONE FORZA NUCLEARE DEBOLE BOSONE Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

3 PARTICELLE: LEPTONI ADRONI ELETTRONE TAU MUONE
Oggi: Subito dopo il Big Bang: ELETTRONE TAU MUONE NEUTRINO - ELETTRONE NEUTRINO - MUONE NEUTRINO - TAU Interagisce solo raramente con la materia Creato dal muone quando decade qualche particella Non è ancora stato osservato direttamente ADRONI MESONE: particella subatomica composta da un QUARK e da un ANTIQUARK BARIONE: particella subatomica composta da 3 QUARK PROTONE : 2 quark-up + 1 quark-down NEUTRONE : 1 quark-up + 2 quark-down Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

4 CAMPO MAGNETICO B B B v F B v F
Sotto l’azione del campo magnetico generato da diverse bobine, le particelle subiscono una forza centripeta che permette loro la traiettoria circolare nel tubo. Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

5 Magneti Al Cern ci sono 9300 magneti (per un peso totale di acciaio che supera t, maggiore della Torre Eiffel!) fra i più importanti: 1232 Sono dipoli 858 Sono quadrupoli i dipoli mantengono le particelle nelle orbite circolari I quadrupoli le focalizzano in prossimità dei rivelatori per rendere possibile lo scontro con le particelle provenienti dalla parte opposta. I magneti rappresentano la più grande sfida tecnologica per i tecnici dell’LHC,infatti il massimo di velocità (e di energia) raggiungibile, è direttamente proporzionale alla potenza del campo magnetico generato dai dipoli, che supera gli 8 Tesla Senza i superconduttori nulla di ciò sarebbe possibile Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

6 Per lavorare in condizioni ottimali sono necessarie temperature bassissime, tali da
trasformare determinati conduttori e fluidi in superconduttori e superfluidi Superfluidi La temperatura critica determina il passaggio del fluido a “super”: La velocità di trasmissione del calore è prossima a quella della luce (si è sicuri della temperatura per tutti i 27 km). La viscosità inoltre è pressoché nulla,riducendo a 0 gli attriti. Superfluidità al Cern: La temperatura a cui si lavora è di 1.9 K ”(al Cern viene usato l’elio-3, isotopo dell’elio , che ha Tc=2.1 K), ottenuta grazie a 8 potenti refrigeratori in 3 tappe: Si porta l’elio a 4.5 K (temperatura a cui diviene liquido) Si immettono 96 tonnellate di elio refrigerato nei magneti Si diminuisce la T a 1.9 K. Delle 96 t il 60% è in circolazione, il 40% è diviso fra la parte di distribuzione e quella di raffreddamento Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

7 SUPERCONDUTTORI Un materiale superconduttore, portato al di sotto di una certa temperatura critica (Tc), riduce a zero la propria resistenza elettrica.  Otteniamo così un flusso di corrente senza dispersione di energia.  Il superconduttore inoltre manifesta un diamagnetismo perfetto, espellendo il campo magnetico dal suo interno (effetto Meissner): ciò avviene tramite la generazione di correnti superficiali che inducono, al suo interno, un campo magnetico uguale e contrario a quello applicato. Stato normale Temperatura (° k) Campo magnetico (T) Campo critico superiore Campo critico inferiore 0° k Stato di Meissner Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

8 In realtà, i cavi sono collegati tra loro e immersi nell'He liquido.
Grazie alle capacità dei superconduttori è possibile utilizzare un conduttore come quello a sinistra al posto di quello a destra per trasportare la stessa corrente. Il cavo superconduttore progettato e realizzato quasi interamente in Italia sotto la supervisione di Lucio Rossi, responsabile del gruppo magneti (normo-conduttori e super conduttori), è composto da una lega di Niobio-Titanio (NbTi). I cavi di niobio-titanio esposti sono protetti alle estremità, per evitare che possano prendere fuoco. In realtà, i cavi sono collegati tra loro e immersi nell'He liquido. Inoltre la pressione è mantenuta a atmosfere per evitare scontri con molecole di gas. ^-13 Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

9 LHC: Large Hadron Collider
Attraverso lo scontro tra particelle è possibile scoprirne di nuove e ricreare condizioni simili a quelle in cui avvenne il Big Bang . Così gli scienziati cercano di dare risposta a numerose domande sulle varie particelle e sui mediatori di massa. Collisione Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

10 LHC (Large hadron collider)
Largo perché la taglia di un acceleratore ne influenza la potenza, insieme alla tecnologia dei magneti Collidente poiché uno scontro fra gruppi in movimento infatti genera molta più energia, si arriva a produrre fino 1150 Tev con gli scontri fra ioni di piombo Di adroni, infatti vengono accelerati solo queste ultime( i composti dei quark; per la loro stabilità; in particolare protoni e ioni perché maggiore è la massa, maggiore l’energia) Posizione: L’LHC si trova 100 m sotto terra circa, nei pressi di Ginevra. È stata riutilizzata la struttura del vecchio acceleratore LEP , ci sono diversi motivi per cui fu costruito sottoterra all’epoca: _ avere una buona stabilità (richiesta dalla precisione) _ creare un minor impatto sul paesaggio _ determinare una notevole schermatura (la crosta terrestre blocca le radiazioni,comunque non notevoli) circonferenza = 27 km Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B Alessandro Samuelly – 5^H Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

11 Componenti materiali superconduttori
magneti materiali superconduttori 4 rilevatori Atlas, Alice, LHCb e CMS , nei pressi della zona di collisione “bunches”: i gruppi di protoni/ioni che circolano nell’LHC ; ogni fascio ne contiene 2808 e ognuno contiene protoni,e avvengono circa 20 collisioni nello “scontro”. Circa 30 milioni di gruppi ogni secondo collidono, generando 600 milioni di scontri. 1232 dipoli magnetici (per curvare la traiettoria dei fasci) 858 magneti quadrupli ( per far convergere i fasci) t = - 271º (la più fredda del mondo), per azione dell’ Elio liquido Componenti Barra superconduttrice vuoto Contenitore di He liquido tubo del fascio (bobina superconduttrice) quadrupoli ^11 Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B Alessandro Samuelly – 5^H Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

12 Il compito dei 6 rilevatori è quello di analizzare:
Massa Quantità di moto Energia Carica Spin nucleare È quello che ricerca il bosone di Higgs, prove per la Supersimmetria e dimensioni ulteriori. È composto da una serie di cilindri concentrici in cui troviamo: Il rilevatore ATLAS  Il RILEVATORE INTERNO CALORIMETRI SPETTROMETRI MUONICI SISTEMA DI MAGNETI Rilevatori Traccia le particelle Quantifica l’energia delle particelle Misurazioni sulle caratteristiche dei muoni Misura la quantità di moto Il CMS ha gli stessi obiettivi dell’Atlas, solamente con una differente soluzione tecnica e design. Alessandro Samuelly – 5^H Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

13 L’anello mancante della catena: il bosone di Higgs.
La nostra conoscenza dell’Universo è incompleta,molti misteri sono insoluti fra i quali, quello che più sconcerta gli scienziati,è la questione della massa (la materia che vediamo rappresenta solo il 4% di quella calcolata dell’Universo) Non si sa che cosa esattamente la crei. (Modello Standard) Campo di Higgs Le particelle in origine non hanno massa,ma la acquisterebbero interagendo con esso. Dualità tra onde e particelle. Simulazione di un campo di Higgs che crea massa. Bosone di Higgs Sarebbe il “trasmettitore di massa” , per ora non è mai stato rilevato. Il rilevatore Atlas sta indagando su questa misteriosa particella. Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B Alessandro Samuelly – 5^H Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

14 Neutrini Esperimento opera
Con questo esperimento si studia l’oscillazione dei neutrini e si cerca di scoprire se il neutrino possieda o meno una massa Dal Cern di Ginevra neutrini muonici vengono sparati verso il Gran Sasso Sono stati osservati dei neutrini-mu oscillare e trasformarsi in neutrino tauonici Crosta terrestre 11,4 km Cern Gran Sasso 732 km Là un rivelatore costruito da lastre di piombo (interagiscono con i tau) alternate a lastre fotografiche (tracce dei prodotti di decadimento) rintracciano i neutrini. Alessandro Samuelly – 5^H Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

15 I RAGAZZI DEL CERN Fine Pasquale(VF),Bevione(VH),Alescio(VB)Baudino(VB),Stragiotti(VC),Grosso(VG),Spagnuolo(VG),Capostagno(VB),Giachino(VE)Samuelly(VH),Cerrato(VE),Touri(VN),Aloi(VE),Griseri(VC),Vasquez(VN Moresco (VL), Pioli (VL), Santoro (VP), Capuano (VP), Cripa (VP), Salvatore(VB), Silanus (VB) Sobrino (VL), Collavini (VG), Rava (VC), Campisi (VP), D’Angelo(VH) Cavassa (VA), Palmeri (VA), Staffa(VP), Gervasoni(VN), Bonaudo(VN), Di Saint Pierre(VH), Martino(VH), Dello Preite(VG) Borodani(VA), Vaccariello(VA), Capitano(VL), Agostini(VD), Cantamessa(VD), Cavaliere(VD), Sabia(VF), Pignolo(VF), Fallini(VF) Super visione delle prof.sse Valeria ANDRIANO, Laura BODINI e Tiziana LA TORELLA . Consigli prof.ssa Marina BURATO . Correzione Ing. Andrea MUSSO (CERN)