Istituzioni di Fisica Subnucleare A

Presentazione sul tema: "Istituzioni di Fisica Subnucleare A"— Transcript della presentazione:

1 Istituzioni di Fisica Subnucleare A
Istituzioni di Fisica Subnucleare A. Bettini 2006 Capitolo 2 Nucleoni, leptoni, bosoni 3/27/2017 C.7 A. Bettini

2 I “mesoni” 1935 Yukawa ipotizza che il potenziale nucleare abbia la forma è il “range” della forza. Se m è la massa del mesone che la media Dato che l  1 fm  m  200 MeV 1937. Esperimento di Anderson e Neddermeyer su componente penetrante dei raggi cosmici Scopo: misura delle masse. Per misurare la massa si devono misurare due grandezze. A. e N. usarono una camera a nebbia con campo magnetico  misura del momento p separata in due parti da un foglio di Pt (spessore Dz =1 cm); per la misura della perdita di energia per ionizzazione DE/Dz  misura dell’energia E Risultato le particelle (cariche) della componente assorbibile si comportano come elettroni quelle della componete penetrante, erano di tipo nuovo, avendo masse intermedie tra i nucleoni e l’elettrone. Vennero chiamati mesoni (=intermedi) e anche mesotroni Street e Stevenson arrivano allo stesso risultato con altro esperimento 1943. Rossi e Nereson misurano la vita media dei “mesoni” o “mesotroni” dei raggi cosmici (ora sappiamo sono µ) t =2.15±0.1µs 3/27/2017 C.7 A. Bettini

3 Conversi, Pancini, Piccioni. 1945
Ci sono “mesoni” di carica + e “mesoni” di carica – Fermiamo un “mesone” in un “assorbitore” (un pezzo di materia); 2 processi possibili il decadimento, come nel vuoto (vita media t ) se la carica è –, la cattura e successivo assorbimento da parte di un nucleo I “mesoni” penetranti sono quelli di Yukawa? F1 e F2 = blocchi di ferro magnetizzati perpendicolarmente al disegno in verso opposto = “lente magnetica” che concentra “mesoni” positivi o negativi nell’assorbitore, a seconda della disposizione dei due blocchi L’assorbitore al di sotto di essi = blocco di Fe (non magnetizzato) Progettarono l’esperimento in modo che (quasi) nessun mesone del segno “sbagliato” e di energia tale da fermarsi potesse entrare nell’assorbitore Nell’assorbitore si fermano solo mesoni del segno scelto 3/27/2017 C.7 A. Bettini

4 Conversi, Pancini, Piccioni. 1947
A, B e i C sono contatori di Geiger che danno un impulso di tensione al passaggio di una particella carica (incertezza  1 µs) Il “trigger” = coincidenza rapida AB, seguita con ritardo Dt da segnale di C: 1µs < Dt < 4.5 µs 1˚ risultato di C.P.P. Se portati alla quiete nel Fe, solo i mesoni negativi vengono assorbiti dai nuclei, i positivi decadono come nel vuoto. Come ci si aspettava, ma è la prima dimostrazione del diverso comportamento di “mesoni” di diverso segno in quiete nella materia 1947. C. P. P. ripetono l’esperimento con assorbitore di carbone Osservano che sia i mesoni positivi sia i negativi decadono come nel vuoto Nei materiali di basso numero atomico i mesoni negativi non sono assorbiti dai nuclei I mesoni interagiscono troppo debolmente con i nuclei per essere la particella di Yukawa che deve interagire molto più intensamente!! 3/27/2017 C.7 A. Bettini

5 La scoperta del pione Nell’immediato secondo dopoguerra C. F. Powell a Bristol sviluppa la tecnica delle emulsioni nucleari, dei laboratori di alta montagna (sino a 5500 m sulle Ande) e dei palloni aerostatici (sino a km di altezza) Misurando la densità di grani si determina il verso della traccia = densità di grani (ionizzazione) crescente I π decadono a riposo, si osserva che il “range”, quindi energia, del µ è sempre uguale  origina da decadimento a 2 corpi 1947. Lattes, Muirhead, Occhialini e Powell pubblicano l’osservazione di eventi in cui un “mesone” più pesante (π) decede, alla fine del cammino, in uno più leggero e penetrante (µ) π 1949. La Kodak sviluppa in collaborazione con Occhialini e Powell e produce un’emulsione sensibile alle particelle veloci, al minimo di ionizzazione; si possono rivelare le tracce degli elettroni. Si osservano eventi πµe e π 3/27/2017 C.7 A. Bettini

6 Ancora sul pione Controllo in altri esperimenti: un π assorbito da un nucleo può trasformare pn. È la particella di Yukawa Esiste in tre stati di carica π+, π– e π˚ Decadimenti principali 3/27/2017 C.7 A. Bettini

7 La scoperta delle particelle strane
La chiarificazione sperimentale della sequenza π µ e avrebbe potuto risolvere i problemi sul tappeto. Ma non fu così, la natura preparava sorprese Nei raggi cosmici c’erano altri oggetti Nel 1943 Laprince-Ringuet e L’heritier, lavorando sulle Alpi con una camera a nebbia con trigger con B= 0.25 T, avevano scoperto, sorprendentemente, una particella carica di massa 506±61 MeV Dopo la fine della guerra in alcuni laboratori (Bristol, Manchester, l’Ecole Polytechnique, Caltech e Berkeley) furono trovati eventi da raggi cosmici in cui erano presenti particelle di masse analoghe, instabili, che decadevano, forse, in pioni. Furono classificate inizialmente in base alla topologia dell’evento V+: il decadimento di una carica in una carica più neutre, chiamata q V0: decadimento di una neutra in due cariche decadimento di una carica in tre cariche, chiamata t q e t sembravano avere la stessa massa, ci vorrà un decennio per capire che si tratta della stessa particella, il K± Ci vorrà anche tempo per capire che c’erano due V˚: il mesone K˚ (massa circa 500 MeV) e l’iperone L (massa maggiore del protone, decade 3/27/2017 C.7 A. Bettini

8 Il primo tau completo Il primo esempio di “tau”, fu osservato a Bristol nel 1948, ma i secondari non furono identificati con sicurezza (uscivano troppo presto dall’emulsione) Il primo tau completamente ricostruito come K+π+ π+ π– fu osservato a Padova nel 1954 [G. Belliboni, B. Sechi e B. Vitale. Suppl. Nuovo Cim. 12 (1954) 195] 3/27/2017 C.7 A. Bettini

9 La scoperta delle particelle strane, 1943-59
Nel 1947 Rochester e Butler pubblicarono l’osservazione della produzione associata di due particelle instabili: una neutra che decadeva in due cariche (topologia V0) ed una carica che decadeva in un’altra carica e almeno una neutra non vista (topologia V+) Successive osservazioni: le nuove particelle sono sempre prodotte in coppie, mai da sole Due enigmi L’ enigma della produzione veloce - decadimento lento venivano prodotte con sezioni d’urto analoghe a quelle di produzione di pioni quindi da interazione forte decadevano in particelle con interazione forte, ma con vite medie ( ns) caratteristiche delle interazioni deboli L’ enigma della produzione associata: venivano sempre prodotte in coppie 3/27/2017 C.7 A. Bettini

10 Le particelle strane La soluzione degli altri due fu data da Gell-Mann ( ) e indipendentemente da Nisishima (1955) che ipotizzarono un nuovo numero quantico, additivo, la stranezza S S delle “vecchie” particelle = 0 S dei mesoni strani = +1 le loro antiparticelle = –1 S degli iperoni = – 1 gli anti-iperoni = +1 π–pLK˚ a  1 GeV/c nella camera a bolle a H2 liquido da 180 cm di Alvarez. Metà anni ‘50 Le IF conservano S Le ID violano S 3/27/2017 C.7 A. Bettini

11 I mesoni strani I mesoni K sono gli unici mesoni strani che decadono deboli, gli altri decadono forte in tempi brevissimi Q S m(MeV) t(ns) Decadimenti comuni K+ (u≠s) +1 494 12 m+nm, p+ p+ p–, p+ p0 K0(d≠s) (498) n.a. K–(≠ ds) –1 m-≠nm, p+ p– p–, p–p0 ≠K0 (≠us) n.a K˚ e ≠K˚ sono elettricamente neutri, ma sono diversi perché hanno stranezza opposte mK˚ = mK+<K˚|HI| K˚|> m≠K˚ = mK+<≠K˚|HI|≠K˚> mK è il valore assunto uguale della massa se non ci fosse interazione che viola CP HI è l’hamiltoniana che dell’interazione debole che rende la matrice di massa non diagonale CPT impone che i due termini diagonali siano uguali Nota pedante da chiarire nel seguito. K˚ e ≠K˚ sono autostati dell’hamiltoniana forte. Come particelle libere decadono per interazione debole. Gli stati quasi-stazionari, cioè gli stati che hanno massa e vita media definita non sono K˚ e ≠K˚ ma due combinazioni lineari di questi. Le “masse” del K˚ e del ≠K˚ (uguali tra loro) sono, a rigore, gli elementi diagonali della matrice di massa nella base degli stati K˚ e ≠K˚ 3/27/2017 C.7 A. Bettini

12 Gli iperoni strani Gli iperoni strani più leggeri sono i seguenti
Alcune osservazioni Le masse aumentano all’aumentare del numero di quark s S– non è (ovviamente) l’antiparticella di S+ Nessun iperone strano tranne la S0 può decadere senza cambiare stranezza, quindi tramite ID Previsione: per S0 il decadimento EM S0  L g è permesso a avviene molto più rapidamente Q S m(MeV) t(ps) dec. princ. L (uds) –1 1116 263 pπ–/nπ˚ Q S m(MeV) t(ps) dec. princ S+(uus) +1 –1 1189 80 pπ0/nπ+ S0(uds) 1193 7.410–8 L g S–(dds) 1197 148 nπ– Q S m(MeV) t(ps) dec. princ. X0(uss) –2 1315 290 L p0 X–(dss) –1 1321 164 L p– 3/27/2017 C.7 A. Bettini

13 Osservazione di una S0 Plano et al. Camera a bolle a propano 1957
3/27/2017 C.7 A. Bettini

14 La massa del π± Il primo acceleratore che produsse pioni fu il ciclotrone di Berkeley che accelerava particelle a all’energia cinetica T = 380 MeV. La misura della massa dei π carichi fu fatta nel 1950 da W. H. Barkas et al. Il bersaglio e l’esperimento sono nel campo magnetico del ciclotrone, che deflette in direzione opposta particelle negative e positive Queste entrano in due pacchi di emulsioni diversi La misura del punto e della direzione d’ingresso nell’emulsione determina la traiettoria e quindi il momento Se la particella si ferma, la misura del range (energia) dà la seconda grandezza per determinare la massa Le emulsioni si trovano nel ciclotrone, ambiente ostile con molta radiazione (tracce spurie). La figura mostra solo una parte delle schermature impiegate Valore attuale 3/27/2017 C.7 A. Bettini

15 Vita media del π+ Chamberlein et al. 1950
Un fascio di g del sincrotrone di 340 MeV produce π in un bersaglio di paraffina Il π (a volte) passa nel primo cristallo scintillatore producendo un impulso di luce (A) Nel secondo scintillatore ci sono, per gli eventi di interesse, tre impulsi: B1. Quando il π vi si ferma, B2. Quando il π decade in µ (che si ferma). B3. Quando il µ decade e produce un positrone (che esce) La coincidenza AB1 fa partire la traccia dell’oscillografo, che viene fotografata Si vedono due impulsi: B1 e B2 B3 in genere non si vede, ma se in ritardo di µs, accende una lampadina che è fotografata con la traccia Con velocità di 10 ns/mm, il secondo impulso è ben visibile se separato da > 20 ns In totale 554 eventi “puliti” 3/27/2017 C.7 A. Bettini

16 Spin del π+ Una misura fu fatta con energie cinetiche nel laboratorio
Tπ=24 MeV, Tp=341 MeV Consideriamo le due reazioni Alla stessa energia E nel c.m. a pi –pi b pf –pf d c fattore 1/2 davanti alla somma perché i 2 p sono uguali e integrando su tutto angolo solido si conta doppio Dato che E è la stessa pp ha lo stesso valore nei due casi, e così pπ da principi di simmetria segue principio del bilancio dettagliato Cohen, Crowe, Dumond 1957 misurarono 2sπ+1=1.0±0.1  sπ=0 Per CPT lo spin del π– è anche = 0 3/27/2017 C.7 A. Bettini

17 I leptoni m(MeV) t e 0.5  µ 106 2.2 µs 1777 0.29 ps
Abbiamo osservato tre coppie di leptoni (tre “famiglie”, “generazioni”) Un leptone è carico (e–, m–, t– ), l’altro è il “suo” neutrino (ne, nm, nt) e–, m– e t– hanno tutte le stesse caratteristiche, a parte le masse I leptoni carichi hanno interazioni gravitazionali, E.M. e deboli I neutrini hanno interazioni gravitazionali e deboli 3/27/2017 C.7 A. Bettini

18 I leptoni. Un po’ di storia
L’elettrone e– è la prima particella elementare scoperta; da J. J. Thomson nel 1897 con un esperimento di laboratorio e tecniche di alto vuoto Il muone µ– fu scoperto nei raggi cosmici nel 1937 da Anderson e Neddermeyer, ma identificato come leptone solo nel 1947 da M. Conversi, Pancini e O. Piccioni Del tutto uguale all’elettrone, tranne per la massa, venne come una sorpresa dalla Natura “Chi l’ha ordinato?” chiederà più tardi Rabi Il tau(one) t– fu ricercato da Zichichi nella reazione e+ e–t+ t– all’anello di accumulazione ADONE a Frascati, che non aveva l’energia sufficiente. Fu scoperto da M. Pearl e co. nel 1975 che usò la stessa tecnica all’anello SPEAR a SLAC di Stanford Il “neutrino” (una sola specie) fu ipotizzato, come disperata ipotesi, da W. Pauli nel 1930 per spiegare le apparenti violazioni della conservazione dell’energia, del momento e del momento angolare nel decadimento beta Il≠ne fu scoperto da C. L. Cowan e F. Reines nel 1956 al reattore nucleare di Savannah River Il nm fu scoperto (identificato come diverso da ne) da L. Lederman, M. Schwartz e J. Steinberger nel 1962 all’acceleratore di protoni AGS a Brookhaven Il nt fu scoperto da K. Niwa e collaboratori nel 2000 all’acceleratore di protoni del Fermilab nel con un rivelatore ad emulsioni 3/27/2017 C.7 A. Bettini

19 Il t Fine anni ‘60. Proposta di A. Zichichi di ricerca di “Heavy Lepton” HL (più tardi fu chiamato t, iniziale di “truton” = terzo) ad ADONE Processi frequenti Cercare e Topologia: coppia eµ di segno opposto, non collineari Fondi: adroni non identificati 1970 e Nessuna evidenza di leptone pesante Ragione: energia max di ADONE = 3 GeV, 2 mt=21.77 GeV M. Pearl e co. Stessa idea a SPEAR (E= 8 GeV) Scoperta del t I numeri danno la consistenza dello sciame elettromagnetico 3/27/2017 C.7 A. Bettini

20 La scoperta del(l’anti) neutrino elettronico
Le sorgenti più potenti disponibili di neutrini, prima della costruzione dei protosincrotni (anni ‘60) erano i reattori nucleari di potenza Dai processi di fissione vengono prodotti≠ne con uno spettro di energie di qualche MeV A qualche decina di metri dal nucleo di un reattore da 1 GW, il flusso è enorme F 1017 m–2s–1 I neutrini e antineutrini elettronici si possono rivelare tramite il “decadimento beta inverso”, ma la sezione d’urto è microscopica tasso di conteggio per p bersaglio a En= 1MeV W1=Fs  10–30 s–1 quindi per un tasso totale ad esempio W = 10–3 Hz  Np = 1027 se bersaglio H2O (10 p), in una mole (18 g) ci sono NA 10/18 = protoni quindi servono circa 3000 moli  50 kg efficienza di rivelazione, volume di fiducia/totale. Mettiamo  1/4  massa totale  200 kg Il problema principale non è la massa necessaria (ma era ragguardevole nel 1958) ma il controllo dei “fondi” n dal reattore fondo indotto dai raggi cosmici radioattività naturale 3/27/2017 C.7 A. Bettini

21 L’esperimento di Savannah River
Autunno Esperimento di Raines e coll. al reattore di Savannah River (0.7 GW) Bersaglio = 200 l di H2O e+ immediatamente si annichila in due g a 180˚ tra loro, che entrano in due diversi contenitori di scintillatore liquido adiacenti. Gli elettroni Compton prodotti fanno un lampo di luce L’H2O è un buon moderatore e in qualche decina di µs il n è termalizzato. L’ H2O è drogata con 40 kg di Cd che ha una grande sezione d’urto per cattura di n termici. I g ritardati vengono rivelati nello scintillatore Rivelatore a 10 m sotto un edificio (cosmici) + molta cura nelle schermature Osservati 3±0.2 eventi/ora Fondo residuo misurato  piccolo Sezione d’urto  circa il valore aspettato scintillatore H2O schermature 3/27/2017 C.7 A. Bettini

22 La scoperta del secondo neutrino
1959. B. Pontecorvo (in Russia) e M. Schwartz (in US) propongono indipendentemente l’uso di fasci di neutrini prodotti da acceleratore. I loro calcoli mostrarono che si possono avere sufficienti intensità. Di che neutrini si tratta? 1960. Lee e Yang. Dovrebbe essere diverso da quello dell’elettrone, altrimenti 1962. Esperimento di Shwartz, Lederman, Steinberger. Il fascio di protoni estratto dall’AGS di BNL viene portato su un bersaglio. Si filtrano adroni e µ con 13.5 m di Ferro e i neutroni con paraffina 3/27/2017 C.7 A. Bettini

23 Il rivelatore Il rivelatore deve avere massa grande, ordine di 10 t. Troppo per camera a bolle Camere a scintilla da poco inventate da Conversi e Gozzini a Pisa Costruzione di 10 moduli di 9 camere l’uno Piastre di Al 1.1 x 1.1 m2, spessore 2.5 cm. Massa tot. = 10 t 3/27/2017 C.7 A. Bettini

24 La scoperta del secondo neutrino
Osservati 56 eventi con una traccia penetrante, che non può essere che µ Altri 8 eventi compatibili con fondi Non osservati elettroni Il neutrino che nasce assieme al µ dal decadimento del π quando interagisce produce µ, non produce e. Conclusione Esistono due neutrini diversi:ne e nm Il sapore elettronico e il sapore muonico si conservano 3/27/2017 C.7 A. Bettini

25 L’equazione di Dirac La funzione d’onda di una particella elementare (non composta) di spin 1/2 e libera, cioè in assenza di interazioni, ubbidisce all’equazione di Dirac Obbediscono all’equazione di Dirac i leptoni e, per ipotesi nel MS, anche i quark quando fossero liberi x = (x0, x1, x2, x3) I due spinori j e c rappresentano la particella e l’antiparticella, per ciascuna, i due possibili stati di polarizzazione: sz=+1/2 e sz=–1/2 Le matrici g sono definite dall’algebra cui devono soddisfare. Hanno diverse rappresentazioni possibili. Una spesso usata: dove gli elementi sono matrici 2x2 sono le matrici di Pauli 3/27/2017 C.7 A. Bettini

26 Proprietà dell’elettrone
Equazione di Dirac = meccanica quantistica + Lorentz invarianza  l’elettrone ha spin = 1/2 Spin s = 1/2 Momento magnetico µe= gµBs con g = 2  µe= µB Proprietà note da fisica atomica L’equazione di Dirac predisse un fenomeno radicalmente nuovo l’esistenza dell’antimateria 3/27/2017 C.7 A. Bettini

27 L’onda piana monocromatica
Funzione d’onda di una particella libera di massa m e quadrimomento p L’equazione diventa Si definisce il bispinore coniugato che soddisfa l’equazione Con due bispinori a e b, che possono corrispondere a particelle uguali o diverse, e le matrici g si possono costruire 5 covarianti E.M. Debole QCD V V & A 3/27/2017 C.7 A. Bettini

28 L’antimateria 1928-Dirac scrive l’equazione d’onda relativistica dell’elettrone  spin = 1/2  momento magnetico Dicembre 1929-Dirac identifica i “buchi” nel “mare” di energia negativa di elettroni come i protoni (implicitamente violando la simmetria) Novembre 1930 Weyl costruisce l’operatore matematico C, coniugazione di carica (meglio: coniugazione particella-antiparticella) Maggio 1931 Dirac accetta C come principio  “buchi” = positroni  esistenza dei p  esistenza degli≠p Anderson e indipendentemente Blacket e Occhialini scoprono il positrone Primavera 1955 Pauli completa la dimostrazione della simmetria CPT. In particolare, ogni particella deve avere la sua antiparticella (cfr parte 3) Ottobre 1955 Chamberlein, Segré, Wiegaud e Ypsilantis scoprono l’antiprotone 1956 Piccioni e coll. scoprono l’antineutrone 1958 Baldo-Ceolin e Prowse scoprono il primo anti-iperone, l’antilambda Periodo le simmetrie di base C, P, CP, T sono violate (cfr parte 3). Esiste l’antimateria nucleare? 1965 Zichichi e coll. scoprono l’antideutone 3/27/2017 C.7 A. Bettini

29 Positrone (1/2) 1930. Impostazione di due programmi di ricerca sui raggi cosmici con camera di Wilson in campo magnetico Millikan negli US, Blackett e Occhialini negli UK C. D. Anderson, su incarico di Millikan, realizza una “grande” camera a nebbia Volume = 17x17x3 cm3 B = uniforme, sino a 2.4 T  misura p e segno della carica Raccolta sistematica di foto, ogni 15” (giorno e notte) “Scanning” (esame visivo) per trovare quelle interessanti Osserva particelle sia negative sia positive (curvature opposte) Dalla misura della ionizzazione (num. di gocce per cm.) si ottiene la carica delle tracce, è unitaria Particelle negative = elettroni Particelle positive: sono protoni? Allora quelli di energia abbastanza bassa (E<500 MeV ad es.) dovrebbero ionizzare molto di più degli elettroni della stessa energia. Invece ionizzano uguale. Sono elettroni che vanno in su, prodotti dall’urto del raggio cosmico? (ma così tanti?) Bisogna determinare in modo non ambiguo il verso Piastra di Pb sul diametro della camera (t = 6 mm). Direzione nel verso di curvatura crescente Raggio di curvatura minore dopo la piastrina 3/27/2017 C.7 A. Bettini

30 Positrone (2/2) B = 1.5 T entrante
Il verso è verso l’alto, quindi carica positiva Se ha la massa me, dalle curvature p1=63 MeV, p2=23 MeV Se avesse massa mp, da curvatura dopo la piastra E2=200 keV  range = 5 mm, invece range = 50mm Per determinare la massa bisogna misurare almeno due grandezze. Anderson ne aveva tre (ridondanza è importante): curvatura, ionizzazione e range Conclusione di Anderson nel 1932: scoperta di una particella positiva di massa circa uguale all’elettrone: il positrone B=0.3T e+ e– E=12 MeV Contemporaneamente, Blacket e Occhialini: camera di Wilson; due foto per ricostruzione stereo, campo B, con “trigger”: contatori Geiger-Mueller (mentre Anderson “pescava a caso”) che segnalano l’arrivo di un raggio cosmico e fanno partire l’espansione. Scoprono indipendentemente il positrone. Osservano molti sciami elettromagnetici, in cui ci sono casi di produzione di coppie e+ e– B. e O. pubblicano nel 1933 3/27/2017 C.7 A. Bettini

31 L’antiprotone (1/3) Due decenni dopo la sua scoperta, il positrone era l’unica antiparticella nota Una domanda fondamentale: esiste o no l’antiparticella del protone? L’equazione di Dirac non dava una previsione chiara: il protone non è semplice come l’elettrone, in particolare il suo momento magnetico non era quello previsto dall’equazione di Dirac (e il neutrone ha momento magnetico ≠0 pur essendo neutro!) Nei raggi cosmici non furono trovati≠p anche se esistevano le energie sufficienti a produrli Primo strumento: l’acceleratore. A Berkley fu progettata la costruzione di un grande (per allora) acceleratore di protoni. Parte fondamentale del programma definito da E. Lawrence e da E. McMillan fu la ricerca del≠p. L’energia doveva essere sufficiente (cfr esercizi), 6 GeV. Fu il “bevatrone”, pronto nel 1954 (per molti anni dominerà la fisica subnucleare) Secondo strumento: il rivelatore. Per sapere di aver prodotto un antiprotone bisogna misurarne, oltre alla carica, la massa. Per questo bisogna misurare almeno due quantità indipendenti della stessa particella. Furono scelte: momento e velocità 3/27/2017 C.7 A. Bettini

32 L’antiprotone (2/3) Primo: Selezionare un momento definito, per poi misurare la velocità Piccioni mostra che non può funzionare Si seleziona il “colore” giusto ma il flusso è piccolissimo Dal bersaglio escono quasi sempre π, atteso un≠p ogni (furono 1/30 000, uno ogni 15’) Bisogna impiegare una lente e fare un’immagine della sorgente sulla fenditura (spettrometro) Secondo: Garantire un potere di risoluzione di π almeno di  106 Terzo: Misurare bene la velocità 3/27/2017 C.7 A. Bettini

33 L’antiprotone (3/3) 1955. Chamberlein, Segrè, Ypsilantis, Wiegand
Doppio spettrometro. 1˚ stadio: selezione preliminare, prima “pulizia” 2˚ stadio: seconda selezione e misure Col momento selezionato ≠p con b =0.78 Distanza tra S1 e S2 = 12 m Tempo di volo = tp = 51 ns Tempo di volo per π (b =1): tπ = 40 ns Differenza da misurare: Dt = 11 ns, accuratezza ottenuta ± 1 ns Due π potrebbero dare casualmente Dt = 11 ns  Cerencov C1 non vede π, vede≠p  Cerenkov C2 a soglia: vede π, non≠p Risultato: trovati gli antiprotoni (una cinquantina) 3/27/2017 C.7 A. Bettini