Perchè fare fisica?
All truths are easy to understand once they are discovered; the
point is to discover them.
Galileo Galilei
LHC dall’alto
Lago di
Ginevra
Giura
CERN Main Site
(Meyrin)
Ginevra
LHC 100m
sotto terra
Incidente 19 Settembre:
durante i test dei magneti
una saldatura ha ceduto
ed è fuoriuscito elio
superfluido (≈1 tonn)
si riparte a metà 2009
CMS è un’impresa tecnologica:
ENORME
Peso totale : 12,500 t
Diametro : 15 m
Lunghezza : 21.6 m
Campo Magnetico : 4 Tesla
COMPLICATA
78 Milioni di canali elettronici
più ferro della Torre Eiffel!
Dati raccolti /secondo = traffico di
tutte le telecom del mondo/secondo
… ma anche umana/organizzativa:
2008 fisici+ingegneri
180 istituti
37 paesi
su CMS non tramonta
mai il sole!!
Il programma di fisica di CMS
 Ricerca del bosone di Higgs, “responsabile” della massa delle
particelle elementari
 Ricerca di Fisica oltre il Modello Standard:
• SuperSimmetria (SUSY)
ricco spettro di nuove particelle (un partner
supersimmetrico per ogni particella nota) →
tra cui un buon candidato per la materia oscura
• Extra Dimensions
dimensioni aggiuntive arrotolate e confinate in
scale ultramicroscopiche
Ingredienti necessari per la teoria delle stringhe
Il Modello Standard e’ una fenomenologia di bassa energia di una teoria piu’ ampia
(EPlanck≈1019 GeV scala massima di validità del MS → oltre la gravità non è più trascurabile)
nuova fisica imprevista e inaspettata potrebbe emergere dall’LHC
Il problema della massa: il bosone di Higgs e oltre
 L’Higgs è un campo che permea il vuoto, l’interazione delle particelle con
questo campo è responsible della loro massa:
è come se le particelle dovessero muoversi dentro una “melassa”
 Le masse delle particelle elementari sono numeri “messi a mano” nella teoria
 sono misurate con ottima precisione
 non sono prevedibili nel Modello Standard: sembrano numeri del
tutto casuali senza nessuna struttura/periodicità !!
top
bottom
tau
charm
muon
strange
down
up
electron
u
c
t
QUARK
d
s
b
e
m
t
LEPTONI
ne
nm
nt
H→ZZ→4m
“Fotografie” dell’Higgs a CMS
H→ZZ→4e
H→gg
Perchè?
Al CERN si fa ricerca “pura”: come è fatto l’universo? come si è formato?
come si evolverà?...
 “per seguir virtute e canoscenza” Per far progredire la civiltà!
 per le ricadute tecnologiche:
• la costruzione di LHC e degli esperimenti ha posto
sfide tecnologiche che hanno generato innovazione
(raffreddamento LHC, campo magnetico CMS, … )
1 € investito dall’Italia → 1.5 € di commesse alle nostre industrie
• l’analisi dei dati prodotti richiede strumenti software e
modelli di computing all’avanguardia (www, GRID, …)
• ricadute a posteriori, non prevedibili
Satelliti (GPS)
La relatività (Einstein)
La scoperta dell’elettrone (Thomson)
2
2
eE  t
eE  L 
e 2 yv 2
y


  
m 2
2m  v 
m
EL2
Il tubo
catodico!
L’invenzione del LASER:
bisturi, lettura CD, …
Diagnostica medica (dalle
radiografie alle TAC e oltre),
adroterapia …
L’importanza “etica” del CERN
Nato nel 1954 dopo la 2° Guerra Mondiale, oggi garantisce la
condivisione globale delle risorse e del sapere scientifico
20 Stati Membri
Europei
+
Collaborazioni con
scienzati da tutto il
mondo
(USA, Giappone, India,
Iran, Corea, Cina…)
Italia 11.43% budget
(CMS 15% “teste”)
Il peso dell’Italia in CMS
“Dirigenti” dei gruppi di fisica:
italiani 9/34 > 25%
e/g
M.Mulders
R. Bellan
Jets/MissET
b-tagging
D.Elvira
P. Schleper
ParticleFlow/t
C. Bernet
S. Gennai
Physics Coordinator
P.Sphicas
Deputies:
J.Incandela, R.Tenchini
Forward
Physics
Muons
C.Seez
P. Meridiani
T.Boccali
W. Adam
37% nei gruppi di “software”
41% nei gruppi di “hardware”
QCD
Higgs
K. Piotrzkowski
N.Varelas
V. O’Dell
C.Mariotti
A. Korytov
Heavy Ions
EWK
SUSY
O.Kodolova
G. Roland
Tracking
K. Burkett
B. Mangano
J.Alcaraz
S.Dasu
O.Buchmuller
J. Richman
Top
Exotica
C.Campagnari
T. Christiansen
MC generators
R.Chierici
F. Stoeckli
B physics
J.Olsen
P. Eerola
A.De Roeck
G. Landsberg
Il peso dell’Italia in CMS
“Dirigenti” dei gruppi di fisica
italiani 9/34 > 25%
e/g
M.Mulders
R. Bellan
Jets/MissET
b-tagging
D.Elvira
P. Schleper
ParticleFlow/t
C. Bernet
S. Gennai
Physics Coordinator
P.Sphicas
Deputies:
J.Incandela, R.Tenchini
Forward
Physics
Muons
C.Seez
P. Meridiani
T.Boccali
W. Adam
37% nei gruppi di “software”
41% nei gruppi di “hardware”
QCD
Higgs
K. Piotrzkowski
N.Varelas
V. O’Dell
C.Mariotti
A. Korytov
Heavy Ions
EWK
SUSY
O.Kodolova
G. Roland
Tracking
K. Burkett
B. Mangano
J.Alcaraz
S.Dasu
O.Buchmuller
J. Richman
Top
Exotica
C.Campagnari
T. Christiansen
MC generators
R.Chierici
F. Stoeckli
A.De Roeck
G. Landsberg
B physics
J.Olsen
P. Eerola
I giovani post-doc e ricercatori italiani sono i migliori: gruppi da tutto il
mondo (USA) li cercano espressamente !!
CMS - Torino
×18
 Nei laboratori di Torino
assemblaggio e test di importanti
parti di CMS:
¼ spettrometro centrale
per muoni (Drift Tubes)
Tracker Inner
Disks
parte dell’elettronica di
lettura di ECAL
 Enorme contributo:
• hardware (costruzione e
commissioning)
• software e analisi
CMS Torino: le persone
Posizione in carriera
Età media
LEGENDA:
professore ordinario/
dirigente di ricerca
primi ricercatori/
prof. associato
ricercatori
53 anni
(eccezione!!)
INFN
46 anni
Università
37 anni
Precari
assegnisti
30 anni
dottorandi
25 anni
30% donne, uniformemente distribuite nella piramide
La vita di un ricercatore
ETA’
5 anni Università
3 anni Dottorato: 1000 €
(borsa di studio)
27 (→ 30)
6 (→10) anni Post-Doc
contratti temporanei (1→4 anni) in Italia e/o all’estero
Italia: 1350 € (contributi irrisori, liquidaz., tredicesima, anzianità, maternità)
(post-doc al CERN >3000 €)
UNIVERSITA’
35 (→ 45)
concorso
ricercatore
1150 → 1500 €
concorso (aperto)
45
professore associato
2000 → 3000 €
concorso per titoli
>50
professore ordinario
2600 → (3500 € con 14 anni di anzianità)
INFN
ricercatore
1600 → 1800 €
concorso
primo ricercatore
2200 → 2400 €
concorso per titoli
dirigente di ricerca
2600 → 3400 €
Le motivazioni per fare ricerca
 Se siete spinti dalla ricerca di “facili guadagni” consiglio vivamente
carriere alternative!!
 Le motivazioni devono essere molto forti!! Ci vuole molta passione:
 si lavora molto (9-10h al giorno )
 un lavoro molto vario (hardware, software, teoria, analisi dati)
 si lavora sempre in gruppo, collaborazioni nazionali e
internazionali (grande arricchimento umano)
 si viaggia molto, è bene fare anche lunghi periodi all’estero
 sensazione di fare parte di uno sforzo comune utile per il futuro di tutti
 ogni giorno è una nuova sfida!
“Mi chiamo Wolf, risolvo problemi”
Pulp Fiction
Perchè la ricerca a Fisica funziona?
 Il nostro lavoro è completamente immerso
in un ambiente internazionale
automatico referaggio esterno di
alto livello
 L’Università si deve interfacciare
giornalmente con un istituto completamente
dedicato alla ricerca: INFN
Questa presentazione la potete trovare qui: http://personalpages.to.infn.it/~bolognes/bolognesi.ppt
La fisica delle particelle “in a nutshell”
fermione
bosone
fermione
L’interazione tra i fermioni avviene tramite lo scambio di bosoni
responsabili delle diverse forze:
 Forza gravitazionale:
caduta dei corpi, moto stellare…
Il messaggero si pensa sia il gravitone
 Forza elettromagnetica:
corrente, magneti, atomi, chimica…
Il suo messaggero è il fotone
 Forza forte:
 Forza debole
tiene uniti i protoni e i neutroni nel nucleo
anche se di carica uguale e tiene uniti i quark
Il suo messaggero è il gluone
radioattività, attività solare …
I suoi messaggeri sono i W e la Z