Storia del Cern

1. European Organization for Nuclear Research Storia del Cern • 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: diventaattiva la prima macchinadel CERN, un sincrociclotrone • 1960: inaugurazionedel grande protosincrotrone (PS) • 1971: realizzazionedelSuperProtoSincrotrone (SPS) • 1983: vieneosservato 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 LargeHadron 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

2. MODELLO STANDARD: INTERAZIONI, MEDIATORI & PARTICELLE MATERIA ATOMO NUCLEO • PROTONE: • QUARK-UP • QUARK-DOWN - 2 2 1 + + 3 3 3 INTERAZIONI: MEDIATORI DI FORZE: • FORZA GRAVITAZIONALEGRAVITONE • FORZA ELETTROMAGNETICAFOTONE • 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

3. PARTICELLE: LEPTONI Oggi: Subito dopo il Big Bang: • ELETTRONE • TAU • MUONE NEUTRINO - ELETTRONE NEUTRINO - MUONE NEUTRINO - TAU Interagisce solo raramente con la materia Creato dal muone quando decade qualche particella Non è ancora stato osservato direttamente ADRONI • PROTONE : 2 quark-up + 1 quark-down • MESONE: particella subatomica composta da un QUARK e da un ANTIQUARK • NEUTRONE : 1 quark-up + 2 quark-down • BARIONE:particella subatomica composta da 3 QUARK 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

4. CAMPO MAGNETICO B B v v B B F 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

5. Magneti 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 superconduttorinulla di ciò sarebbe possibile Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

6. Superfluidi 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: Si porta l’elio a 4.5 K (temperatura a cui diviene liquido) Si immettono 96 tonnellate di elio refrigerato nei magneti 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

7. SUPERCONDUTTORI Campo critico superiore Campo magnetico (T) Campo critico inferiore 0° k Temperatura (° k) • 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 Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

8. 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 Niobio-Titanio (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 atmosfere per evitare scontri con molecole di gas. ^-13 Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

9. 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

10. circonferenza = 27 km LHC(Largehadron collider) 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: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

11. magneti • materiali superconduttori • 4 rilevatori Atlas, Alice, LHCb e CMS , nei pressi della zona di collisione • “bunches”: i gruppi di protoni/ioni che circolano nell’LHC ; ogni fascio ne contiene 2808 e ognuno contiene 10 protoni,e avvengono circa 20 collisioni nello “scontro”. • Circa 30 milioni di gruppi ogni secondo collidono, generando 600 milioni di scontri. • 1232 dipoli magnetici (per curvare la traiettoria dei fasci) • 858 magneti quadrupli ( per far convergere i fasci) t = - 271º (la più fredda del mondo), per azione dell’ Elio liquido Componenti tubo del fascio (bobina superconduttrice) Contenitore di He liquido Barra superconduttrice quadrupoli vuoto ^11 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

12. Massa Quantità di moto Energia Carica Spin nucleare Il compito dei 6 rilevatori è quello di analizzare: 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 ATLAS  Rilevatori Traccia le particelle Quantifica l’energia delle particelle Misura la quantità di moto Misurazioni sulle caratteristiche dei muoni 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

13. 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) L’anello mancante della catena: il bosone di Higgs. Non si sa che cosa esattamente la crei. (Modello Standard) Campo di Higgs Le particelle in origine non hanno massa,ma la acquisterebbero interagendo con esso. • Dualità tra onde e particelle. Simulazione di un campo di Higgs che crea massa. Bosone di Higgs Sarebbe il “trasmettitore di massa” , per ora non è mai stato rilevato. Il rilevatore Atlas sta indagando su questa misteriosa particella. 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

14. Neutrini Esperimento opera Con questo esperimento si studia l’oscillazione dei neutrini e si cerca di scoprire se il neutrino possieda o meno una massa DalCerndiGinevraneutrinimuonicivengonosparati verso il Gran Sasso Sono stati osservati dei neutrini-mu oscillare e trasformarsi in neutrino tauonici Crosta terrestre 11,4 km Cern Gran Sasso 732 km Là unrivelatorecostruitodalastredipiombo (interagiscono con i tau) alternate a lastrefotografiche (traccedeiprodottididecadimento) rintraccianoineutrini. Alessandro Samuelly – 5^H Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

15. I RAGAZZI DEL CERN Fine 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)