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: diventa attiva la prima macchina del CERN, un

sincrociclotrone 1960: inaugurazione del grande protosincrotrone

(PS) 1971: realizzazione del SuperProtoSincrotrone (SPS) 1983: viene osservato 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 Large Hadron Collider (LHC)

Foto LINAC – CERNDario 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^HElisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

European Organization for Nuclear Research

+ 32

+ 32

- 31

MATERIA ATOMO NUCLEO PROTONE:• QUARK-UP• QUARK-DOWN

MODELLO STANDARD:INTERAZIONI, MEDIATORI

& PARTICELLE

• FORZA GRAVITAZIONALE GRAVITONE

• FORZA ELETTROMAGNETICA FOTONE

• FORZA NUCLEARE FORTE GLUONE

• FORZA NUCLEARE DEBOLE BOSONE

MEDIATORI DI FORZE:INTERAZIONI:

Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^BEdoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

LEPTONI

• MUONE• ELETTRONE • TAU

Oggi: Subito dopo il Big Bang:

NEUTRINO - ELETTRONE NEUTRINO - MUONE NEUTRINO - TAUInteragisce solo raramente con la materia

Creato dal muone quando decade qualche particella

Non è ancora stato osservato direttamente

ADRONI• MESONE: particella subatomica composta da un QUARK e da un

ANTIQUARK • BARIONE: particella subatomica composta da 3 QUARK

PARTICELLE:

Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^B

• PROTONE : 2 quark-up + 1 quark-down• NEUTRONE : 1 quark-up + 2 quark-down

CAMPO MAGNETICO

B

v

F

B

vF

B

B

• 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

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 superconduttori nulla di ciò sarebbe possibile

MAGNETI

Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

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.

Per lavorare in condizioni ottimali sono necessarie temperature bassissime, tali da

trasformare determinati conduttori e fluidi in superconduttori e superfluidi

Superfluidi

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:

1. Si porta l’elio a 4.5 K (temperatura a cui diviene liquido)

2. Si immettono 96 tonnellate di elio refrigerato nei magneti

3. 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

SUPERCONDUTTORI

Stato normale

Stato di Meissner

Temperatura (° k)

Cam

po m

agne

tico

(T) Campo critico superiore

Campo critico inferiore

0° 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.

Edoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

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.

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.

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

Collisione

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.

LHC: Large Hadron Collider

Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^BEdoardo Bevione, Lorenzo D’Angelo, Margherita Di Saint Pierre, Francesca Martino, Alessandro Samuelly – 5^H

Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

circonferenza = 27 km

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)

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)

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

Largo perché la taglia di un acceleratore ne influenza la potenza,insieme alla tecnologia dei magneti

LHC (LARGE HADRON COLLIDER)

Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^BAlessandro Samuelly – 5^H

Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

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.

t = - 271º (la più fredda del mondo), per azione dell’ Elio liquido

• 1232 dipoli magnetici (per curvare la traiettoria dei fasci)• 858 magneti quadrupli ( per far convergere i fasci)

Barra superconduttrice

vuoto

Contenitore di He liquidotubo del fascio (bobina superconduttrice)

quadrupoli

^11

Componenti

Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^BAlessandro Samuelly – 5^H

Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

Il RILEVATORE INTERNO

CALORIMETRI SPETTROMETRI MUONICI

SISTEMA DI MAGNETI

Massa Quantità di moto Energia Carica Spin nucleare

Traccia le particelle

Quantifica l’energia delle particelle

Misurazioni sulle caratteristiche dei muoni

Misura la quantità di moto

Il rilevatore ATLAS

Rilevatori

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 CMS ha gli stessi obiettivi dell’Atlas, solamente con una differente soluzione tecnica e design.

Alessandro Samuelly – 5^HElisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

L’ANELLO MANCANTE DELLA CATENA: IL BOSONE DI HIGGS.

• Dualità tra onde e particelle.Simulazione

di un campo di Higgs che crea massa.

Non si sa che cosa esattamente la crei. (Modello Standard)

Le particelle in origine non hanno massa,ma la acquisterebbero interagendo con esso.

Sarebbe il “trasmettitore di massa” , per ora non è mai stato rilevato.

Il rilevatore Atlas sta indagando su questa misteriosa particella.

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)

Elisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

Dario Alescio, Luca Baudino, Davide Capostagno, Elena Salvatore, Giuditta Silanus – 5^BAlessandro Samuelly – 5^H

Neutrini Esperimento opera

Dal Cern di Ginevra neutrini muonici vengono sparati verso il Gran Sasso

Là un rivelatore costruito da lastre di piombo (interagiscono con i tau) alternate a lastre fotografiche (tracce dei prodotti di decadimento) rintracciano i neutrini.

Sono stati osservati dei neutrini-mu oscillare e

trasformarsi in neutrino tauonici

Con questo esperimento si studia l’oscillazione dei neutrini e si cerca di scoprire se il neutrino possieda o meno una massa

Cern Gran Sasso732 km

11,4 km

Crosta terrestre

Alessandro Samuelly – 5^HElisa Bonaudo, Fiammetta Gervasoni, Roberto Touri, Elizabeth Vasquez – 5^N

Fine

I RAGAZZI DEL CERN

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(VNMoresco (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)