La fisica nucleare e subnucleare al laboratorio Europeo di Ginevra
LHC la frontiera dell'energia
Sul finire del 2000 si è conclusa dopo oltre 10 anni
di attività l'era di LEP al CERN di Ginevra. Circa 2000
ricercatori di tutto il mondo dei quali 300 dell'Infn hanno
collaborato alla costruzione e al coordinamento dei quattro
esperimenti di LEP
(Aleph, Delphi, L3 e Opal).
LEP ha permesso di verificare il Modello Standard con una precisione
mai raggiunta prima e nell'ultimo periodo di funzionamento ha
fornito dati che potrebbero confermare l'esistenza della particella
di Higgs.
Attualmente è iniziata la costruzione di LHC che verrà
installato nel tunnel circolare di 27 km di LEP.
Per l'entrata in funzione di LHC e dei suoi quattro esperimenti
(Alice, Atlas, Cms e Lhc-b) si dovrà attendere il 2006.
Gli esperimenti permetteranno la verifica dei dati sulla particella
di Higgs e focalizzeranno la loro attenzione anche su altre
questioni aperte quali la violazione di simmetria materia-antimateria
e le caratteristiche di particolari stati della materia come
il plasma di quark e gluoni.
Nell'anello sotterraneo l'interazione tra i due fasci di protoni
produrrà 40 milioni di urti al secondo, in ognuno dei
quali saranno prodotte migliaia di particelle. Le loro tracce
verranno seguite da diversi rivelatori in grado fornire circa
10 milioni di informazioni per ogni urto.
L'esigenza di una grande potenza di calcolo dovuta all'enorme
quantità di dati prodotti dagli esperimenti e la necessità
di distribuire i dati in tutto il mondo, hanno portato i ricercatori
a sviluppare nuovi metodi di calcolo. Questi sforzi hanno condotto
nei primi anni '90 all'invenzione del World Wide Web e recentemente
all'avvio della realizzazione del progetto Grid.
Atlas e Cms
 Gli
esperimenti Atlas e Cms hanno gli stessi obiettivi e si occuperanno
da un lato della raccolta di informazioni fondamentali per la
ricerca della particella di Higgs e dall'altro di scoprire particelle
supersimmetriche previste da estensioni del Modello Standard.
I due esperimenti si differenziano per le tecnologie impiegate,
per i metodi di osservazione delle traiettorie e di misura delle
energie delle particelle prodotte negli urti.
L'esperimento Atlas sarà il risultato della collaborazione
di circa 2000 scienziati provenienti da 150 istituti di 34 paesi.
Alcune caratteristiche dell'apparato di questo esperimento rappresentano
un vero e proprio primato: la capacità di individuare
la posizione di una particella con un'accuratezza che si spinge
fino a 14 millesimi di millimetro, 80 km di cavo superconduttore
e il più grande circuito magnetico mai realizzato al
mondo, lungo 26 m, e costruito in Italia.
L'Infn è responsabile anche della realizzazione dell'avvolgimento
superconduttore di Cms che produrrà un campo magnetico
di 4 Tesla, pari ad 80000 volte il valore del campo magnetico
terrestre.
In tale campo magnetico è accumulata una quantità
di energia in grado di fondere una tonnellata di acciaio.
Lhc-b e Alice
 I
mesoni B, particelle che contengono il quark chiamato b, ricoprono
un ruolo fondamentale nell'interpretazione della violazione
della simmetria tra la quantità di materia e antimateria
presente nell'Universo.
Lhc-b esaminerà processi di decadimento dei mesoni B
osservando con elevata precisione tutte le particelle prodotte
nelle collisioni.
Durante alcuni periodi di attività di LHC, i fasci di
protoni potranno essere sostituiti con nuclei di piombo, l'acceleratore
sarà quindi utilizzato per far urtare questi nuclei e
produrre energie 300 volte superiori a quelle attualmente raggiungibili,
tali da riprodurre la condizione che avrebbe caratterizzato
i primi istanti di vita dell'Universo. L'esperimento Alice indagherà
lo stato, detto plasma di quark e gluoni, in cui la materia
si trova a queste energie.
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Dal Web alla Grid: Ciascuno
dei rivelatori in funzione a LHC produrrà,
in un secondo, una quantità di dati pari
a circa un milione di miliardi di byte, l'equivalente
dei dati contenuti in una colonna di CD alta 5 volte
la torre Eiffel. Per elaborare, immagazzinare e
rendere facilmente accessibili i dati ottenuti,
il CERN sta realizzando in collaborazione con le
maggiori istituzioni scientifiche europee, il progetto
chiamato Data-Grid in analogia con le reti (grid)
di distribuzione dell'energia elettrica. L'Infn
è uno dei promotori del progetto europeo
al quale collabora attivamente mettendo a disposizione
le risorse e le competenze maturate nel campo del
calcolo distribuito.
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