IL LARGE HADRON COLLIDER AL CERN DI GINEVRA
Il primo fascio di protoni partito alle 9.45 di mercoledì 10 settembre 2008 a Ginevra
ha compiuto il primo giro completo, quasi alla velocità della luce, dell'anello di 27
chilometri del Large Hadron Collider (LHC), il più grande acceleratore del mondo. Il
giro è stato piuttosto lento, ma una volta aperta la strada il fascio compierà un giro
completo in circa 10 microsecondi.
LHC, costato sei miliardi di euro, ha cominciato così il suo viaggio verso il Big Bang
tra l'entusiasmo generale: l'atmosfera è proprio quella di un lancio spaziale.
Inizialmente l'intensita' dell'energia
sarà piuttosto bassa, 450 GeV (ossia
450 miliardi di elettronvolt), ma in
breve tempo questa verrà portata a
cinque TeV (5.000 miliardi di
elettronvolt) e quindi a sette TeV
(7.000 miliardi di elettronvolt) entro
un anno, e quando i fasci si
scontreranno l'intensità di energia
raggiunta sarà di 14 TeV, la più alta
mai raggiunta da un acceleratore.
Vista schematica del Large Hadron Collider
L’edificio 40 del CERN, uno dei più
importanti per i fisici dell’LHC
Il tunnel dell’LHC collocato a 100 m di profondità
L'acceleratore LHC, che dovrebbe ricreare i primissimi momenti successivi al Big Bang,
un tremiliardesimo di secondo dopo, ha aperto ufficialmente la caccia a quella che
ormai viene definita la "particella di Dio", il Bosone di Higgs, particella elementare
prevista dal Modello Standard (la teoria che descrive tutte le particelle elementari ad
oggi note e tre delle quattro forze fondamentali note, ossia le interazioni forti, quelle
elettromagnetiche e quelle deboli) teorizzata nel 1964 dal fisico Peter Higgs. Nel mirino
di Lhc non c'è solo il Bosone di Higgs, ma anche la ricerca di evidenze che confermino
l'esistenza della materia oscura, dell'antimateria, per poi vedere se esistono particelle
del tutto nuove e dimensioni spaziali o dimensioni addizionali come quelle previste dalla
Teoria delle Stringhe. Insomma con Lhc è iniziato un viaggio che molto probabilmente
riserverà delle sorprese.
Panoramica aerea dell’LHC e della posizione
dei suoi esperimenti
Il sistema di accelerazione dell’LHC
All'acceleratore LHC si terranno quattro esperimenti che avverranno in altrettanti rivelatori differenti: ATLAS, CMS, LHCb e ALICE.
CMS, Compact Muon Solenoid - Cerca
insieme ad ATLAS il Bosone di Higgs. CMS e
ATLAS sono gli esperimenti principali di LHC
ed andranno alla ricerca della cosiddetta
particella di Dio, il Bosone di Higgs, la
particella che conferisce la massa a tutte le
particelle che costituiscono la materia
conosciuta. Esplorerà la natura della materia
e le forze fondamentali che governano
l'universo. Sebbene gli obiettivi di CMS e
ATLAS siano gli stessi, Cms utilizza soluzioni
tecnologiche diverse e magneti progettati di
conseguenza per raggiungere il suo obiettivo.
LHCb (LHC Beauty detector) è stato
progettato per rispondere ad una domanda
precisa: esiste l'antimateria e dove è andata
a finire? Durante il Big Bang, secondo gli
scienziati, c'erano in eguale quantità materia
ordinaria e antimateria, la sua controparte.
Ma oggi non c'è traccia di antimateria, ad
esempio non esistono stelle o galassie di
antimateria. Per questo LHCb investigherà
sulla sottile differenza tra materia e
antimateria studiando un tipo di particella,
chiamata "beauty quark".
ALICE - Ricostruirà attraverso collisioni ad
altissima energia tra nuclei di piombo, i momenti
successivi al Big Bang. Gli scienziati sperano di
ricreare lo stato della materia esistente in quei
momenti: un plasma di quark e gluoni con una
temperatura di mille miliardi di gradi raggiunta un
milionesimo di secondo dopo il Big Bang durata
solo qualche frazione di secondo. Una materia
allo stato liquido a causa delle altissime
temperature dell'universo primordiale. ALICE
studierà questo plasma come si espande e come
si raffredda, per capire i processi che hanno
gradualmente dato luogo alle particelle che
costituiscono la materia dell'universo attuale.
LHC genererà una grande quantità di dati: quasi 150 milioni di sensori
rileveranno le informazioni provenienti da milioni di collisioni al secondo
fra particelle che avvengono al centro di ognuno dei quattro esperimenti
o rivelatori principali di particelle. Secondo gli scienziati saranno
prodotti circa mezzo miliardo di bytes al secondo, 15 milioni di Gigabyte
l'anno, come riempire un disco di 100 GB ogni 4 minuti. In previsione di
questa enorme mole di dati è stata realizzata la Grid, o meglio il
sistema di calcolo "LHC Computing Grid".
La Collaborazione ATLAS
All’esperimento
ATLAS prendono
parte circa 160
istituti da 37
diverse nazioni di
ogni continente,
per un totale di
oltre 2500 tra
fisici, tecnici ed
ingegneri
I dati rilevati verranno selezionati da migliaia di processori che
opereranno in parallelo e qualsiasi cosa ritenuta interessante verrà
conservata. Pacchetti di informazioni verranno poi mandati al centro di
calcolo del Cern dove saranno registrati, selezionati e verrà creato un
resoconto degli eventi. Dalla Svizzera i dati verranno, poi, mandati
attraverso la rete e attraverso connessioni dedicate verso centri
universitari e laboratori europei e di tutto il mondo. Una volta diffusi
saranno a disposizione di circa 8mila fisici che dovranno studiarli e
analizzarli.
ATLAS - È uno degli esperimenti
principali di LHC, e tra i suoi scopi c’è
la ricerca della materia oscura. È
enorme: alto 25 metri, lungo 45 e pesa
circa 7mila tonnellate. È grande quanto
metà cattedrale di Notre Dame e pesa
quanto la Torre Eiffel. Insieme a CMS
andrà alla ricerca del Bosone di Higgs,
e dai sotterranei scavati sotto Meyrin,
in Svizzera, guarderà verso lo spazio
per cercare nuove dimensioni,
microscopici buchi neri e le prove
dell'esistenza della materia oscura.
Sezione
di Lecce
Un ruolo importante nella progettazione, realizzazione, installazione e messa a punto dei rivelatori per muoni
(Resistive Plate Chambers, RPC) è stato ricoperto dal gruppo di Fisica delle Alte Energie della Sezione di Lecce
dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Il gruppo ATLAS di Lecce si occupa inoltre dello sviluppo e della
messa a punto di algoritmi per il trigger di ATLAS, costituenti un sofisticato software che permette l’identificazione
rapida ed efficiente del passaggio dei muoni nell’apparato, dello sviluppo del software degli RPC, della geometria
dello spettrometro a muoni dell’esperimento e dell’accertamento della qualità dei dati raccolti.
10/9/2008: il primo evento
all’esperimento ATLAS