di  -  martedì 21 giugno 2011

Uno dei parametri più importanti per un acceleratore di particelle, se non il più importante, è la così detta “luminosità”. La luminosità di un acceleratore rappresenta fondamentalmente il numero di collisioni al secondo che si riescono a produrre. Di conseguenza, la luminosità integrata in un certo lasso di tempo è il numero totale di collisioni avvenute in quel periodo.

Il 17 Giugno 2011, alle 10:50 di mattina, i due esperimenti principali dell’acceleratore LHC (Atlas e CMS), al CERN, hanno raggiunto un valore di luminosità integrata totale di 1 femtobar inverso. Sebbene questo valore, soprattutto per quanto riguarda l’unità di misura, sembri molto oscuro è poco interessante, è invece un traguardo che viene festeggiato con grande entusiasmo tra i fisici dell’LHC. Esso infatti corrisponde a 70 milioni di milioni (70×10^12) collisioni. Questo traguardo era previsto per l’anno 2011, ma è una gran bella notizia sapere che è stato raggiunto nella prima metà dell’anno, prima della stagione estiva delle conferenze, quando si potranno quindi presentare risultati con una statistica molto affidabile (ovvero utilizzando un alto numero di collisioni e quindi aumentando la probabilità di fare una scoperta). Ogni anno, infatti, durante l’estate si svolge un ciclo di conferenze molto importanti, in cui ci si aspetta di vedere nuovi risultati. La prima di queste conferenze è la HEP2011, (European Physical Society’s High Energy Physics Conference), che si svolgerà a Grenoble a fine Luglio, seguita dalla Lepton Photon Conference che si terrà in India ad Agosto. Si aspettano quindi diversi mesi di lavoro molto duro per i ricercatori di questi esperimenti, che dovranno darsi da fare per spremere al massimo questi dati.

Ma perché è così importante avere un’alta luminosità, ovvero tantissime collisioni?

La ragione è che i fenomeni che si vogliono trovare tra i dati dell’LHC sono estremamente rari. Facciamo un esempio. Sappiamo che l’LHC accelera protoni, ovvero le particelle che compongono il nucleo atomico. I protoni sono a loro volta composti da altre particelle, chiamate quark e gluoni. Abbiamo già parlato di un metodo per cercare il famoso bosone di Higgs, ovvero la particella responsabile di donare la massa alle altre particelle, tramite la sua produzione per fusione di due quark o di due gluoni e il suo successivo decadimento in due fotoni. Se questo modello fosse corretto, questo tipo di interazioni avverrebbe durante la collisione di due protoni, e sarebbe quindi possibile provare l’esistenza del Bosone di Higgs. Ma anche se ciò fosse, accadrebbe con una probabilità molto molto bassa. Se io collido due protoni, e non edo niente, posso escludere l’esistenza del Bosone di Higgs? Non direi. Se ne collido 10 posso? Se ne colllido mille? O un milione? O 70 milioni di milioni? Più collisioni ho a disposizione e più bassa è la probabilità che se il bosone di Higgs esistesse veramente, mi fosse semplicemente sfuggito. Per questo è fondamentale avere un’alta luminosità, per dare credito alle proprie affermazioni (esistenza o meno di un certo processo) tramite studi statistici che ci dicono la probabilità che abbiamo di dare il risultato sbagliato nonostante l’osservazione di milioni di milioni di eventi.

Una luminosità di 1 femtobarn inverso comincia ad essere un valore veramente competitivo per riuscire a escludere o rivelare fenomeni estremamente importanti, come il Bosone di Higgs, o la Supersimmetria. Ora, quindi, non ci resta che aspettare qualche mese, e vedere quali risultati verranno pubblicati durante l’ancora lungo 2011!

9 Commenti »

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  • # 1
    Malkvavo
     scrive: 

    Wow, immagino, la mole di dati generata da tutte queste collisioni.
    Ma poi i rumors di qualche tempo fa sul Bosone di Higgs purtroppo non sono stati confermati vero?
    speriamo che con questi nuovi dati ci sia qalche risultato!

  • # 2
    Eleonora Presani (Autore del post)
     scrive: 

    Già, niente Higgs per ora! Vedremo cosa succede nei prossimi mesi!

  • # 3
    nataku
     scrive: 

    io anche sepro accada qualcosa, smentita o scoperta ma qualcosa…(le riconferme sono noiose)
    xche per ora le notizie che leggo sono solo di record superati ma mai di robba interessante :)
    scienziati, ormai sappiamo che lhc ce lo ha lungo, ora i fatti pero….(o i misfatti)

    PS: ammetto di essere superficiale ma, nn siamo noi gli scienziati che ci lavorano, noi siamo queli che vogliono vedere i fatti :)

  • # 4
    Riel
     scrive: 

    Per curiosità, come sono legate l’energia del fascio di particelle e la luminosità? A quanti TeV sta girando attualmente l’anello?

  • # 5
    Iron83
     scrive: 

    io invece sarei curioso di sapere se per caso è allo studio un acceleratore ancora più grande dell’ LHC che utilizzi energie di scontro ancora più elevate

  • # 6
    Eleonora Presani (Autore del post)
     scrive: 

    Al momento le collisioni avvengono a 7 TeV al centro di massa (ovvero 3.5 TeV per beam). La luminosità dipende fondamentalmente dai “bunch” ovvero i pacchetti di particelle di cui è formato il beam. Per aumentare la luminosità devi aumentare il “peso” di questi bunch, di conseguenza a più alte luminosità è più difficile raggiungere alte energie. Questo era il problema che hanno avuto al Tevatron, a Chicago.

    Ci sono progetti per futuri acceleratori, in particolare un acceleratore lineare di elettroni su bersaglio fisso, CLIC. Credo, però, che prima di mettersi seriamente a investire su quello sia importante analizzare i risultati dell’LHC. Stanno anche già lavorando ad un upgrade dell’LHC (mi sembra si chiami SuperLHC…) per cui si parlerà di quello prima che di nuovi acceleratori..

  • # 7
    Andrea Del Bene
     scrive: 

    Leggendo le notizie di LHC sono felice che le mie tasse vadano in parte a loro e non se le mangino tutte i politici nostrani…

  • # 8
    nataku
     scrive: 

    pensi che ad lhc nn ci siano i magna magna e bunga bunga?
    stai tranquillo la mafia sta anche li….
    e le tue e le mie tasse li alimentano, oltre a sostenere la ricerca…

  • # 9
    Giacomo
     scrive: 

    @ nataku
    è la cosiddetta tassa sul Bosone :D
    seriamente, di aumento in aumento della potenza delle collisioni spero che non esca fuori qualche grosso casino imprevisto..
    Eleonora, nel caso avvertici in anteprima qui su AD! :D

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