Acceleratori e Particelle

Particelle e Acceleratori

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G. Mazzitelli - Frascati Scienza Laboratori Nazionali di Frascati (LNF)

dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)

G. Mazzitelli - http://giovannimazzitelli.wordpress.com/

il metodo scientifico• Osservare: identificare in cio’ che ci circonda i

fenomeni fondamentali, trovando delle regolarità

• Riprodurre: eseguire un esperimento in grado di riprodurre, schematizzandolo, il problema e capire come cio’ accade

• Predire: costruire un modello, basato sulla matematica, che permetta di fare delle previsioni

http://giovannimazzitelli.wordpress.com/

La non universalità del Tempo e la curvatura dello Spazio

le leggi della meccanica quantistica “non descrivono cosa succede a un sistema fisico, ma come un sistema fisico viene

percepito da un’altro sistema fisico” C. Rovelli, Sette Brevi lezioni di Fisica

G. Mazzitelli - http://giovannimazzitelli.wordpress.com/ astr

ofis

ica

biol

ogia

fisic

a nu

clea

re

fisic

a su

b-nu

clea

re

cosm

olog

ia

chim

ica

la storia dell’universo



1) osservare…Osservare gli oggetti che ci circondano e’ come fare un esperimento alla Rutherford

Nel mondo “microscopico” bersaglio e sonda hanno dimensioni confrontabili: la misura perturba il campione



Foglio d’oro

Particelle α 2 p + 2 n

l’atomo di Rutherford

vedere l’invisibile



osservare l’infinitamente piccolo



2) la biblioteca dell’Universo (classificazione)SCIENZE NATURALI:

I libri sono oggetti complessi: guardiamoci dentro

La Natura e’ complessa:“guardiamoci dentro”

Per soggetto: storia, chimica, favola,… fisica

Astronomia

Per dimensione: spessi, sottili, alti, bassi,….

Zoologia

Per colore: rossi, gialli, verdi,…

Botanica



…classificazione

Capitoli…

Paragrafi…

Chimica

Biologia



classificare il modo nucleare

Frasi…

L’atomo

Foglio d’oro

Particelle α

La materia e’ composta di: Protoni (p), Neutroni(n) ed Elettroni (e)

Solo 3 particelle elementari?

Σ− Σ0

K-

K0 π±

π 0K+

νe

νµ

p

n Λ

ρ

e

µ±

Σ+

Ξ−

K0

DOVE E’ FINITO L’ORDINE ?!?!?

τ±



le particelle elementari

n p

Σ− Σ+

Ξ- Ξ0

Σ0 Λ

Δ− Δ0 Δ+ Δ++

Σ∗− Σ∗0 Σ∗+

Ξ∗− Ξ∗0

Ω−

π− π+π0

η

K0 K+

K- K0

S = +1

S = 0

S = -1

S = 0

S = -1

S = -2

S = -3

Q = +1

Q = -1

Q = 0

Q = -1

Q = 0

Q = +1

Q = +2

Un’altra “tavola periodica”....

Parole



3) ESPERIMENTI+

4) MODELLI/TEORIE

Particelle elementari: c,d,e,g,…,s,t,u,W,Z

Ancora più elementare,Ancora più piccolo…

Lettere: a,A,b,B,c,C,d,D,…,w,W,z,Z

BC

Z0/1 la super particella!Bit

fine della storia?fine della storia!

u u

d

p: uud

u s

d

Λ: uds



di cosa è fatta la materia? il modello standard

Bosonedi Higgs

Mei

dato

ri d

i For

ze

Z bosone

W bosone

γfotone

ggluone

Famiglie di materia

τ tau

νττ-neutrino

bbottom

ttop

III

µmuone

νµµ-neutrino

sstrange

ccharm

II

eelettrone

νee-neutrino

ddown

upu

I

Lept

oni

Qua

rks

fermioni bosoni

Gravità

il fantasma

dell’opera


La Teoria dei Campi “non importa cosa interagisce ma come interagisce”

Campi, Forze, Simmetrie e Costanti


le quattro forze fondamentali

Forza Intensità relativa

Debole 1029 Decadimenti: n→p e- n

Elettromagnetica 1040 Tiene insieme gli atomi

Forte 1043 Tiene insieme i nuclei

Gravitazionale 1 Vi tiene seduti sulle sedie



L’osservazione su bersaglio

• La materia e’ vuota • Ciò che non ha interagito viene perduto • Dispendio di energia nel muovere il centro di massa • Il bersaglio e’ complesso, quindi si hanno scomodi prodotti

target detectorsΣΛπ+/−

p, e, n etc

Linac/ciclotrone



Acceleratori materia - anti materia2mcE = e, µ, π, q, etc

e, µ, π, q, etc

e, p

e, p



ADA a Frascati 1959ADONE a Frascati nel 1969

DAΦNELEP e ora LHC al CERN di Ginevra


Collisioni…

il modello Standard…!?

Ion implatantion

Radiotherapy

Non nuclear Investigation

Hadrontherapy

Synchrotron light

Colliders Isotopes for Medicine

Nuclear physics

Accelerators in the world > 15000

1 CERN 1 ITALY 2 SIBERIA 1 CINA 1 JAPAN 2 USA

industries


I grandi rivelatori



CNAO: Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica per il trattamento dei tumori, Pavia

ESRF: European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, FR



L’atomo, l’indivisibile

?



Il nostro e’ l’unico universo o ce ne

sono altri?

perché le costanti della natura sono

così precise?

ci sono costituenti più piccoli dei quark e

leptoni?

perché non riusciamo a trovare un modello che includa la gravità?

perché i neutrini non hanno i loro simmetrici come le altre particelle del Modello Standard?cosa sono quelle

energie e materie oscure che

costituiscono il 96% del nostro universo?

……


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