lunedì 28 gennaio 2008

ATLAS & LHC (Cern)




l’ LHC (Large Hadron Collider) è l’apparato più famoso e imponente del Cern. Un anello di 27 km di diametro, collocato a 100 m di profondità tra la Svizzera e la Francia, all’interno del quale verranno accelerati protoni, che si scontreranno tra di loro ad una velocità quasi pari a quella della luce, per studiare le loro interazioni. I protoni saranno sparati l’uno contro l’altro con una energia di 7+7 Tev (=14 mila miliardi di elettronvolt) con campi magnetici di 10 Tesla (200 volte il campo magnetico terrestre).I protoni,lanciati a tutta velocità, si scontreranno al ritmo di 1 miliardo di collisioni al secondo; a rilevare i detriti, di dimensioni infinitesime, ci saranno 4 apparecchi, ognuno dei quali contiene più ferro della Torre Eiffel.Saranno 1.700 magneti superconduttori guidare i protoni nella loro orbita circolare, e la precisione nel collocare questi monoliti, lunghi 10 metri e pesanti 30 tonnellate, raffreddati ad appena 2 gradi al di sopra dello zero assoluto, deve essere massima: solo un errore di 1/10 di millimetro è tollerato. Per elaborare la mole di dati provenienti dal sottosuolo, sarà necessaria la collaborazione di 12 centri di calcolo in tutto il mondo, capaci di riempire un DVD ogni 5 secondi.
ATLAS è un vero e proprio gigante: 44 metri di altezza per 22 m di diametro per un totale di circa 7000 tonnellate di peso. È uno dei macchinari di punta della ricerca mondiale: entrerà in funzione in primavera e permetterà di rilevare dati riguardanti l’interazione protone-protone all’interno di LHC. I fasci di protoni si scontreranno proprio in ATLAS grazie al quale sarà possibile ottenere dati finora inimmaginabili che lasciano spazio anche ad un po’ di fantascienza.
Dalle collisioni si sprigioneranno energie simili a quelle delle stelle, tanto grandi da simulare ciò che avvenne un miliardesimo di secondo dopo il Big Bang e trasformare i fisici in una sorta di archeologi del cosmo: gli esperimenti permetteranno di conoscere le caratteristiche che la materia aveva subito dopo il Big Bang
Due sono i misteri principali cui la gigantesca macchina dovrebbe dare risposta: trovare e studiare una particella teorizzata dalla fisica, ma finora sempre sfuggita alla caccia dei ricercatori, dalla quale si pensa dipenda la massa di tutte le altre particelle (bosone di Higgs). E capire la natura della Materia Oscura, della quale è composta buona parte dell'Universo (ce lo confermano i calcoli) ma di cui non si conosce nulla di concreto.
Atlas si occuperà anche della produzione e, soprattutto, dello studio dei modi di decadimento del quark top, della ricerca di particelle "supersimmetriche" ed eventuali segnali di fisica oltre il Modello Standard (nuovi bosoni vettori, struttura interna di quark e leptoni, leptoquarks, etc….).

2 commenti:

Anonimo ha detto...

Dopo tutte queste belle scoperte che verranno fatte rimarranno ancora delle domande: ad opera di chi? per quale scopo io sono qui? ...

Fausto Intilla (fisico teorico) ha detto...

ALCUNE CONSIDERAZIONI "TECNICHE" SUL BOSONE DI HIGGS:

Si presume che se esso ha una massa di 220 GeV,lo si troverà di certo nel Large Hadron Collider (LHC) del CERN. Di fatto,una luminosità integrata di soli 10^4 picobarn inversi sarà sufficiente per trovare il bosone di Higgs;ciò significa che basterà una luminosità molto più modesta di quella prevista dai costruttori dell'LHC. I progetti inerenti all'LHC del CERN,mirano ad aumentare le energie di collisione fino a raggiungere la fascia dei Tera elettron Volt (10^12 eV),alla ricerca di prove della supersimmetria,del top quark e dell'ormai "famigerato" bosone di Higgs (tutte componenti del modello standard della fisica delle particelle elementari). Secondo J.D.Barrow comunque,anche le energie che ci si aspetta di raggiungere all'LHC sono ancora al di sotto di un fattore di circa un milione di miliardi per raggiungere le energie necessarie per controllare sperimentalmente lo schema di una quadruplice unificazione, proposto da una "Teoria del Tutto".Sul sito ufficiale del "Progetto ATLAS" ( http://atlas.ch ),è possibile vedere un filmato realizzato dall'INFN in cui vengono spiegati (a grandi linee), gli obiettivi principali di tale progetto.Il filmato si trova a questo link: http://www.lnf.infn.it/media/video/atlas.html (la seconda metà del filmato è quella più interessante).

A mio avviso,se il bosone di Higgs non verrà identificato neppure nei prossimi esperimenti all'ATLAS (l'apparato all'interno dell'LHC del CERN),ciò non creerà alcun imbarazzo per i fisici che da diversi decenni ormai stanno cercando di rilevarlo.È vero che alcuni esperimenti compiuti nel corso dell'ultimo decennio, hanno cominciato a limitare notevolmente lo spazio parametrico per questa particella, ma finorà non è mai emerso nessun risultato significativo.A ben vedere,la teoria che descrive tale particella scalare con spin nullo (ovvero il bosone di Higgs),ad un livello assai profondo soffre di gravi problemi formali.Uno di questi (...forse il peggiore),è che le particelle scalari sono notoriamente sensibili alla nuova fisica che potrebbe subentrare a scale di energia molto alte (come quelle che verranno utilizzate nel progetto ATLAS,rimanendo nello specifico).Se le forze: forte,debole ed elettromagnetica sono unificate ad una certa scala-livello di energia,e il bosone di Higgs diventa parte di una struttura maggiore, diventa virtualmente impossibile mantenere "leggera" la particella scalare quando le particelle ad essa affini diventano "pesanti".Nel modello standard non è possibile preservare la gerarchia delle scale in alcun modo naturale.Tutto comunque si verrebbe a risolvere con l'introduzione,a tal punto,del concetto di supersimmetria. Ogni bosone e ogni fermione in una coppia supersimmetrica danno lo stesso contributo alla massa efficace del bosone di Higgs,ma il loro contributo è di segno opposto.In ultima analisi quindi,gli effetti di tutte le particelle virtuali (dei fermioni e dei bosoni),si annullano facendo sì che la massa del bosone di Higgs non risenta dell'influenza della fisica a scale di energia più alte.Rimane comunque a questo punto un problema di fondo:Se le particelle ordinarie vengono divise in massa dalle loro partner supersimmetriche,viene a mancare il meccanismo con cui le une e le altre si annullano nel calcolo degli effetti delle particelle virtuali sulla massa di Higgs.Senza addentrarmi in ulteriori dettagli tecnici,tirando le somme,è possibile giungere all'idea che la scala di energia a cui i partner supersimmetrici della materia ordinaria dovrebbero esistere,non può essere molto più alta della scala della rottura di simmetria dell'interazione debole.Con i futuri esperimenti al CERN,sarà quindi possibile stabilire una volta per sempre, la fondatezza o meno del modello supersimmetrico,ipotizzato già agli inizi degli anni '70.

Sulla Supersimmetria: http://www.riflessioni.it/forum/showthread.php3?t=10337

Fausto Intilla
www.oloscience.com