LHC ai "raggi x".

Gli acceleratori sono stati inventati per fornire energie molto alte alle particelle con lo scopo di investigare sulla struttura dell'atomo( protoni , neutroni e elettroni).
Il loro compito è quello di accelerare e incrementare l' energia di un fascio di particelle.
Quest' ultime possono essere "controllate" a secondo del tipo di campo , elettrico e magnetico.Infatti generando una forte differenza di potenziale elettrico , all' interno dell' anello di contenimento , si dota le particelle di una certa velocità , anche vicina a quella della luce.
Invece con un campo magnetico si cerca di indirizzarle verso l' altro fascio contrario , in questo modo si formano le collisioni.
Per migliorare le prestazioni del campo magnetico si usano materiali superconduttori per ridurre le resistenze e le perdite di energia , queste caratteristiche sono possibili con temperature di 1.5 K ( -271 °C).
Nel LHC ci sono migliaia di magneti che possono raggiungere 15 metri!
I magneti usati per generare il campo magnetico , possono essere dipoli , per indirizzare i fasci di particelle , e , quadripoli per focalizzarli nel punto di collisione dove sono posti i detectors.
Negli acceleratori moderni esistono vari livelli dove sono posti i detectors.
Principalmente esistono tre tipi di detectors.
Tracking device - Rileva il percorso di una particella .
Calorimeter - Assorbe e misura l' energia di una particella.
Particle identification detector - identifica il tipo di particelle usando vari parametri ( momento angolare , massa, etc , etc ).


A seconda del tipo di particelle, fotoni, muoni , elettroni o protoni si ha una traccia ben precisa catalogata e riconducibile ad essa.Nella foto( CERN) si puo' notare il comportamento di varie particelle all' interno di rilevatore.......



Vediamo , in dettaglio , come è costituito il complesso che ospita il piu' grande acceleratore del mondo, LHC.

L' enorme complesso è formato da molte tipologie di macchinari impiegati per produrre particelle( protoni, ioni, isotopi) da dirottare nel LHC per effettuare le collisioni ad alta energia.

PS -----Proton Synchrotron, costruito nel 1959, è il macchinario genera protoni , elettroni,antiprotoni , ma anche, ioni pesanti( con numero di protoni alto) da iniettare nell'impianto a bassa o alta energia a seconda delle collisioni.Opera con energie pari a 25 GeV.( gigaelettronvolt)
SPS------Super Proton Synchrotron-----"Prende" le particelle dal PS e le accelera prima di iniettarle nel LHC.Ha una circonferenza di circa 7 Km.Opera a piu di 450 GeV.
AD------- Antiproton Decelerator.Trasforma il fascio di particelle( protoni) proveninete da PS generando anti-protoni.
ISOLDE-------E' la fonte di particelle a bassa energia che producono isotopi radioattivi.E' in grado da solo di "creare" piu di 1000 tipi di isotopi diversi.
CNGS ------Cern neutrinos Gran Sasso , studia in contemporane al LHC , la natura intrinseca dei neutrini , particelle che interagiscono molto poco con la materia......

Questo moderno acceleratore (LHC) produrrà piu di 15 petabyte all' anno , circa 2 millioni di DVD, di dati , che dovranno essere studiati per tradurre le interazioni particellari avvenute all' interno degli esperimenti di cui sopra.
Tutta questa mole di dati informatizzati saranno disponibili , tramite il web, a migliaia di ricercatori, fisici, matematici e quant' altri .
La gestione di questi dati proveniente dalle collisioni saranno gestite dal LHC Computing Grid , una infrastruttura di calcolo di , immagini, dati , foto , grafici e tabelle generati dagli esperimenti condotti all' interno dell' acceleratore.
Quindi oltre alle collisioni saranno necessarie nuove tecnologie informatiche per l' archiviazione di milioni di dati di ogni singolo eventi che avverrà nella camera di collisione.

Le teorie e le scoperte negli ultimi secoli hanno permesso di conoscere la fondamentale struttura della materia.
Ogni cosa nell' universo è fatta di 12 basilari parti ,chiamate particelle fondamentali, governate da 4 forze fondamentali.
Queste parti sono particelle che si possono raggruppare in due gruppi : leptoni e quark.I quark sono i mattoni delle particelle subatomiche , protoni e neutroni.
I leptoni sono gli elettroni, neutrini, muoni . Elettrone e muone sono dotati di carica elettrica.Il neutrino è elettricamente neutro.
Queste particelle sono governate da quattro forze: la gravità , le forze nucleari deboli e forti e l'elettromagnetismo.
Negli acc di particelle , nella fattispecie , LHC, si compiono migliaia o anche milioni di interazioni per scoprire come le particelle e gli ioni siano costituiti e interagiscano.
La massa, in fisica, secondo E=MC2, viene equiparata con l' energia .
Scoprire , tramite le alte energie che fornirà LHC, dovrebbe portare a evidenziare come la massa si sia formata e quindi identificare il bosone di Higgs.Quest' ultimo da massa a tutte le particelle che conosciamo.
Dalle collisioni , all' interno del rilevatore ATLAS si potrà " vedere" indirettamente se il bosone di Higgs esiste .Infatti facendo interagire due protoni massimi si vanno a formare particelle tra cui si spera di registrare 4 muoni ad alta energia, la loro presenza confermerebbe la teoria.....

Uno degli aspetti che ha acceso molte teorie , sia tra alcuni fisici particellari ,e, sia tra i "timorosi" di qualche catastrofe innescata dal LHC , è quella di non riuscire a controllare le "reazioni secondarie" all' interno dell' acceleratore.
Per questo motivo è stato scritto un memorandum, http://lsag.web.cern.ch/lsag/BeamdumpInteraction.pdf, al fine di spiegare il tipo , la modalità e il come avvengano le interazioni tra fasci di particelle adroniche.
Secondo una teoria , il fascio di particelle potrebbe, se dotata di energia , molta energia, dar principe ad una reazione di nucleare. Infatti questi fasci energetici contro un blocco di alluminio, rame o berilio, impiegati per le collisioni , "potrebbero" creare dei neutroni altamente energetici( come queli prodotti da una reazione di fissione) e quindi essere pericolosi come radiazioni.
Sono ipotesi , se ben valide, ma non realizzabili in un contesto sperimentale con un ambiente controllato , monitorizzatoe con energie inferiori, come quello del LHC.

Come i " timori " di alcuni teorici , sulla eventualità di creazione di stranglets , ovvero " materia esotica " formata da quark "strange" che interagirebbero con la materia ordinaria convertendola in materia esotica.
Nulla di piu' estraneo al LHC , secondo cui anche mini buchi neri potrebbero generarsi durante un esperimento nel collidore.
In natura esistono già eventi simili come le interazioni sole -terra ad opera dei i raggi cosmici.Senza creare catastrofici eventi planetari.
La creazione di mini buchi neri è alquanto remota per il fatto che un mini buco nero non è dotato di carica e non si verificherebbero delle interazioni importanti in tal senso.Anche perchè le energie delle collisioni sono molto "deboli" nei riguardi dei raggi cosmici provenienti da stelle come il sole.

Una delle domande piu comuni , dei "non addetti" ai lavori , è questa.
Perchè si costruiscono acceleratori di particelle , come è stato in passato con il Fermilab e oggi con il LHC?
E sopratutto per quali motivi se non mossi dalla ricerca pura?
Il CERN , ha avviato il suo progetto del collidore piu grande del mondo , LHC, per sviluppare varie strade in queste direzioni:
-Per contribuire alla cultura e alla conoscenza del nostro mondo, come è fatto e perchè è fatto come lo vediamo.
-La possibilità di sfruttamento delle scoperte a livello economico.
-Lo spin-off ovvero l' impiego di "derivati tecnologici" in tutti settori specifici di utilizzo.Per fare qualche esempio con tecnologie usate in diversi campi:
La sterilizzazione, il processo di irradiazione a scopo terapeutico e di diagnosi, i semiconduttori , camere di analisi e immagini di risonanza magnetica.
Nel campo dei superconduttori, con vari dispositivi criogenici, generazione di vuoto.
Per non parlare del campo informatico:programmi di simulazione , utilizzo del multi computing e nascita di una rete mondiale delle rete: il WWW.
Per questi motivi gli acceleratori sono e saranno delle importanti strumenti per l' innovazione e porteranno l' uomo alle scoperte che possono cambiarlo sia microscopicamente che macroscopicamente.

Ho solo messo a posto alcune lettere che risultavano incomprensibili.

Edited by Lawrence - 18/12/2009, 16:54

"Today marks the start of the LHC research programme with the first attempt for collisions at 7 TeV (3.5 TeV per beam)".

Con questo comunicato stampa il direttore del Cern ha annunciato la prima collisione di fasci di particelle da 3.5 Teraelettronvolt ciascuno.
I dati prodotti dalle collisioni sono ora analizzati dai ricercatori degli stati membri del LHC .
Molta euforia traspira dalle sale di controllo dei quattro progetti in essere presso LHC: Atlas, LHCb, Alice, CMS.

Infatti sul sito del CERN o sulla pagina Twitter era possibile assistere in diretta all'evento

Naturalmente i campi di interesse fisico-particellare dove i ricercatori porrano la loro attenzione sono molteplici.
Si possono per comodità riassumere in sei gruppi.
ALICE ,ATLAS ,CMS, LHCb, LHCf ,TOTEM.
Ognuno avrà come scopo quello di utilizzare le apparecchiature contenute dell esperimento.Tali esperimenti sono coordinati da un responsabile dell' esperimento, solitamente un fisico ,a capo del progetto.E i dati ottenuti saranno esaminati e studiati con attenzione dai piu di 6000 ricercatori nelle varie discipline della fisica.

http://atlas.ch/physics.html
L' ATLAS experiment , il link sopra, rappresenza uno degli esperimenti piu' importanati del LHC.
Questo enorme magnete , alto come un edificio di 5 piani, dovrà indagare nel campo della materia oscura, il campo di higgs, dimensioni extra, nuove forze e modello standard.

http://atlas.ch/
In questo link , invece vi è una "diretta" dei dati proveninti da ATLAS.

Bè dai, come non guardare il video di questi scienzati rap del Cern

Sisi davvero divertente!
Avevo messo il link qui:
https://thegeniusworkshop.forumcommunity.net/?t=18857686

Questo è un altro link molto interessante che elenca i " numeri" che compongono LHC.
Si possono fare delle similitudini per comprendere intuitivamente le capacità operative della "macchina".
http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin...s/1255150?ln=en

Questa immagine è un' "estratto" da un monitor di ATLAS experiment.

L' immagine e suddivista in tre settori , A, B, C.
Il settore A evidenzia la sezione laterare di detector Atlas.
Il settore B la sezione trasfersale.
Il settore C l' evento evidenziato nel calorimetro.
Inoltre in basso all' immagin e ci sono , date, time, run and event numbers.Data , ora corsa e numero dell' evento registrato dai fisici per catalogare l' evento di collisione.

Inoltre si possono ricavare altre informazioni .
Con il numero 1-punto di collisione.
2-direzione del fascio di particelle.
3-detector di tracciamento della particella .
4-5-6-7-8 sono indicate parti costituenti il detector di Atlas magneti , raffreddamento e spettrometro di muoni.....