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Fisica delle Particelle Elementari

Fisica delle Particelle Elementari. Orientamento del Corso di Laurea Specialistica Demócrito (c. 460 – 370 a. C.): “ Siamo costituiti da un numero infinito di particelle differenti, invisibili ed indivisibili, eterne ed immutabili ” Studio dei costituenti fondamentali della materia

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Fisica delle Particelle Elementari

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Presentation Transcript

  1. Fisica delle Particelle Elementari • Orientamento del Corso di Laurea Specialistica • Demócrito (c. 460 – 370 a. C.): • “Siamo costituiti da un numero infinito di particelle differenti, invisibili ed indivisibili, eterne ed immutabili” • Studio dei costituenti fondamentali della materia • Particelle verso il sempre piu’ piccolo • Atomi  Elettroni e Nucleoni  Quark  …? • Forze fondamentali • Gravitazione, ElettroMagnetismo, Forza nucleare debole (radioattivita’), Forza nucleare forte (interazioni dei nucleoni), …? • Fisica pura  fondamentale • Ricadute dirette a lungo termine?  ElettroMagnetismo! • Tecnologie all’avanguardia  Ricadute tecnologiche • WWW (WEB) inventato al CERN nel 1990 • Il piu’ grande magnete • Il piu’ grande magnete superconduttore nello spazio • Applicazioni mediche delle tecnologie • … Michele Pauluzzi

  2. Storia delle Particellehttp://wwwps.lnf.infn.it/particle/ • 500aC -1550 dCTeoria atomica • 1550-1900La meccanica classica • 1900-1964La teoria quantistica • 1964-…..Il sapere attuale (Modello Standard e oltre) Michele Pauluzzi

  3. TempiLunghezzeEnergieUniverso  Particelle Michele Pauluzzi

  4. Esperimenti di Fisica delle Particelle • Infinitamente piccolo  altissime energie e velocita’ • Acceleratori grandi • CERN: • 27 Km diametro • percorso 10000 volte al sec. • Collaborazioni grandi • Ca.2000 persone • Rivelatori grandi • Case di 4 piani • Magneti piu’ pesanti della Torre Eiffel • Dati “grandi” • 5Mld di persone che fanno 10 telefonate contemporanee Michele Pauluzzi

  5. Acceleratori ed Esperimenti Michele Pauluzzi

  6. Esperimento di (Astro-)Particelle Michele Pauluzzi

  7. Un evento di fisica particellare Michele Pauluzzi

  8. Dettaglio di un esperimento al CERN Michele Pauluzzi

  9. Fisica delle Astro-Particelle • Fisica delle Particelle: studio dell’ infinitamente piccolo • Astronomia, Cosmologia e Astro-Fisica Studio dell’Universo e dell’ infinitamente grande •  Fisica delle Astro-Particelle •  Problemi fondamentali di cosmologia trattati con teoria delle particelle e con rivelatori di particelle •  Problemi fondamentali di particelle studiati con il piu’ grande acceleratore dell’Universo Michele Pauluzzi

  10. Esperimenti di Fisica delle Astro-Particelle • Condotti nello spazio • Palloni, satelliti, shuttle, stazione spaziale… • Universo: acceleratore naturale • Eventi anche ad altissima energia • Eventi semplici • Rivelatori “semplici” • Limiti di dimensioni e peso • Collaborazioni “limitate” Michele Pauluzzi

  11. Genesi di un Esperimento Michele Pauluzzi

  12. Fisica delle Particelle a Perugia • 2 sotto-orientamenti • Fisica delle Particelle (storica) • Fisica delle Astro-Particelle Michele Pauluzzi

  13. Fisica a Perugia • 2 strutture (come a livello nazionale) • Universita’ - Dipartimento • Personale ricercatore con compiti didattici • INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) • Personale dedicato alla ricerca • Maggior parte dei finanziamenti • Associati • Tutto il personale universitario afferente alla fisica delle Particelle • Stretta interdipendenza/collaborazione Michele Pauluzzi

  14. INFN • Centro di Ricerca Nazionale • Laboratori e Sezioni • Personale dipendente e associato • Gruppi di Ricerca • Gruppo I: Fisica agli Acceleratori • Gruppo storico • Predominante fino a qualche anno fa • Gruppo II: Fisica passiva • Spazio, Laboratori sotterranei… • Gruppo IV: Fisica Teorica • Gruppo V: Ricerca e Sviluppo; Spin Offs Michele Pauluzzi

  15. Esperimenti in corso a Perugia • Gruppo I: Fisica “Attiva” (Acceleratori) • CMS • NA48 • BABAR • Gruppo II:Fisica “Passiva” • AMS • GLAST • VIRGO • Attivita’ di gruppo V Michele Pauluzzi

  16. CMS • Obiettivi fisici • La storia dell’universo  10-32s (I.Forte) • B-Physics  violazione CP  Antimateria • Forze fondamentali • GUT-Supersimmetrie • Costituenti elementari della materia Michele Pauluzzi

  17. CMS @ Perugia: Silicon Tracker Michele Pauluzzi

  18. Esperimento NA48CERN • Studia una simmetria della natura, detta CP, usando fasci di particelle, dette kaoni • La simmetria CP è legata alla differenza MATERIA-ANTIMATERIA che si osserva nell’universo • Calorimetro al Krypton liquido • 10 m3 (~22 t) di kripton liquido (elemento raro)alla temperatura di 120 K • Misura posizione ed energia di fotoni ed elettroni che, attraversandolo, interagiscono con esso Michele Pauluzzi

  19. Il rivelatore BaBarSLAC (Stanford – CA) • Misura di parametri della violazione di CP (differenza fra materia e antimateria)  sin2b • Misura di vite medie e rapporti di decadimento di mesoni con beauty (B) e charm (D).  PERUGIA Es.: a PG studio dei decadimenti: B0  D*+ DS*- , B0  D*+ D*- • …………. Le varie parti (tracciatore, camere a fili, calorimetro … ecc.) sono disposte in strati successivi intorno al punto d’interazione Michele Pauluzzi

  20. Spettrometro: Particelle  campo magnetico  curvatura  segno carica Ricerca Antimateria nei raggi cosmici Materia oscura Studio raggi cosmici… + materia • anti materia x x x x x x AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) 10gg volo precursore nel 1998 sullo shuttle Discovery 2004-2007: stazione spaziale internazionale Michele Pauluzzi

  21. AMS Silicon Tracker @ Perugia Michele Pauluzzi

  22. GLAST:Gamma Ray Large Area Telescope 3C279 Cygnus Region Vela Geminga PKS 0528+134 LMC Cosmic Ray Interactions With ISM PSR B1706-44 PKS 0208-512 http://wwwospg.pg.infn.it/glast.htm Crab Alla Scoperta del Cielo nei Raggi Gamma GLAST: Esempio di connessione tra Astrofisica & Fisica delle Alte Energie • Origine dei raggi Cosmici • Ricerca della Materia Oscura • Radiazione di Fondo CBMW • Gravità quantistica • Struttura a Larga Scala • Universo primordiale • Emissione ad alta energia nell’Universo: • Pulsar • AGN • Gamma Ray Burst • ….. Michele Pauluzzi

  23. IL LAT- La costruzione/test in ITALIA/Perugia IL Software a Perugia: Glast LAT Light Simulator Contributo di Perugia Michele Pauluzzi

  24. Esperimento VIRGOAlla ricerca di onde gravitazionali 1) Che cosa sono le Onde Gravitazionali Un Onda Gravitazionale e’ una perturbazione dello Spazio-Tempo. Come un onda marina si propaga nel mare e fa variare la posizione di una barca sulla superficie, cosi’ un’onda Gravitazionale si propaga nel vuoto e fa variare la distanza tra due oggetti dotati di massa. Manca ancora oggi l’evidenza diretta della loro esistenza.Sorgenti di grande massa  buchi neri Sistemi molto sensibili per misurare variazioni di distanza tra 2 oggetti  Interferometri Le Onde Gravitazionali portano informazioni da regioni molto lontane nello spazio e quindi molto indietro nel tempo.

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