European Organization for Nuclear Research
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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
+ 23
MATERIA
ATOMO
NUCLEO
+ 23
-
1
3
PROTONE:
• QUARK-UP
• QUARK-DOWN
• 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
Oggi:
Subito dopo il Big Bang:
• ELETTRONE
• MUONE
• TAU
NEUTRINO - ELETTRONE
Interagisce solo raramente
con la materia
NEUTRINO - MUONE
Creato dal muone quando
decade qualche particella
NEUTRINO - TAU
Non è ancora stato
osservato direttamente
particella subatomica composta da un QUARK e da un ANTIQUARK
particella subatomica composta da 3 QUARK
• PROTONE :
2 quark-up + 1 quark-down
Dario Alescio,
Baudino, Davide
Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B
• NEUTRONE
: 1Luca
quark-up
+ 2 quark-down
Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H
B
B
v
F
B
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
Al Cern ci sono 9300 magneti (per un peso totale di acciaio che supera 30.000 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
Per lavorare in condizioni ottimali sono necessarie temperature bassissime, tali da
trasformare determinati conduttori e fluidi in superconduttori
e 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:
1. Si porta l’elio a 4.5 K (temperatura a cui diviene liquido)
2. Si immettono 96 tonnellate di elio refrigerato nei magneti
3. 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
Campo magnetico (T)
•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
Stato di Meissner
0° k
Temperatura (° k)
Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H
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 NiobioTitanio (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 10 ^-13
atmosfere per evitare scontri con molecole di
gas.
Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H
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
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:
circonferenza =
27 km
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)
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
 magneti
• 1232 dipoli magnetici (per curvare la traiettoria dei fasci)
• 858 magneti quadrupli ( per far convergere i fasci)
 materiali superconduttori
 4 rilevatori Atlas, Alice, LHCb e CMS , nei pressi della zona di collisione
t = - 271º (la più fredda del mondo), per azione dell’ Elio liquido
Contenitore di He liquido
Componenti
tubo del fascio (bobina superconduttrice)
quadrupoli
Barra
superconduttrice
vuoto
“bunches”: i gruppi di protoni/ioni che circolano nell’LHC ; ogni fascio ne contiene 2808
Dario
Alescio, Luca Baudino,
Davide
Capostagno,
Elena“scontro”.
Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B
e ognuno contiene 10^11 protoni,e
avvengono
circa 20
collisioni
nello
Circa 30 milioni di gruppi ogni secondo collidono,
generando 600 milioni di Alessandro
scontri. Samuelly – 5^H
Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N
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
INTERNO
CALORIMETRI
Traccia le
particelle
Quantifica
l’energia delle
particelle
SPETTROMETRI
MUONICI
Misurazioni
sulle
caratteristiche
dei muoni
SISTEMA DI
MAGNETI
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
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)
Simulazione
di un campo
di Higgs che
crea massa.
•Dualità tra onde e
particelle.
Le particelle in origine
non hanno massa,ma
la acquisterebbero
interagendo con esso.
Sarebbe il “trasmettitore di
Il rilevatore Atlas sta indagando
massa” , per ora non è mai stato
su questa misteriosa particella.
Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B
rilevato.
Alessandro Samuelly – 5^H
Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N
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
732 km
Gran Sass
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
I RAGAZZI DEL CERN
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)