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1 Big bang, particelle (antimateria) acceleratori... Cosa e perché ricerchiamo G. Mazzitelli, 2 Aprile 2014, Liceo Cannizzaro Colleferro

2 Introduzione: Il metodo scientifico Osservare: identificare in cio che ci circonda i fenomeni fondamentali, trovando delle regolarita 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

3 La Storia dell Universo

4 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

5 Vedere l invisibile L atomo di Rutherford Particelle α" 2 p + 2 n Foglio d oro Frascati Scienza - 11 Master Marketing & Comunicazione Il Sole 24 Ore G. Mazzitelli, 2 Febbario 2010

6 Osservare l infinitamente piccolo

7 La biblioteca dell Universo 2) CLASSIFICAZIONE SCIENZE NATURALI: Per soggetto: storia, chimica, favola, fisica Zoologia Astronomia Per dimensione: spessi, sottili, alti, bassi,. Botanica Per colore: rossi, gialli, verdi, I libri sono oggetti complessi: guardiamoci dentro La Natura e complessa: guardiamoci dentro

8 La Casificazione Biologia CLASSIFICAZIONE Capitoli Paragrafi Chimica

9 La biblioteca dell Universo CLASSIFICAZIONE L atomo Frasi Particelle α Foglio d oro La materia e composta di: Protoni (p), Neutroni(n) ed Elettroni (e) Solo 3 particelle elementari? e p Ξ - " Σ - " ν µ " Σ + " K 0 DOVE E FINITO L ORDINE?!?!? π ± " K 0 K + K - n Λ"

10 La biblioteca dell Universo CLASSIFICAZIONE Parole Elementari? n p S = +1 S = 0 Σ 0" Σ - " Σ +" Λ" Ξ - Ξ 0 Q = -1 Q = +1 Q = 0 K 0 K + S = 0 S = -1 S = -2 π - π 0 " " π η + Δ - " Δ 0" Δ +" Δ ++" Σ *- " Σ *0" Σ *+" Q = +2 Q = +1 Ξ *- " Ξ *0" S = -3 Ω -" Q = 0 Q = -1" S = -1 K - K 0 Un altra tavola periodica...

11 La biblioteca dell Universo Lettere: a,a,b,b,c,c,d,d,,w,w,z,z Particelle elementari: c,d,e,g,,s,t,u,w,z u u p: uud 3) ESPERIMENTI + 4) MODELLI/TEORIE d u Λ: uds s Ancora piu elementare, Ancora piu piccolo d Bit la super particella!

12 Di cosa è fatta la materia il modello standard Fermioni Bosoni Leptoni Quarks u up d down ν e " e-neutrino e elettrone c charm s strange ν" µ" µ-neutrino µ" muone t top b bottom ν"τ" τ-neutrino τ tau I II III Famiglie di materia g gluone γ fotone W bosone Z bosone Meidatori di Forze Bosone di Higgs Gravità il fantasma dell opera

13 Le forze fondamentali Forza Gravitazionale 1 Intensità relativa Vi tiene seduti sulle sedie Debole Decadimenti: n p e - n Elettromagnetica Tiene insieme gli atomi Forte Tiene insieme i nuclei

14 L osservazione su bersaglio target Σ" Λ" π +/ " p, e, n etc detectors Linac/ciclotrone La materia e vuota Cio che non ha interagito viene perduto Dispendio di energia nel muovere il centro di massa Il bersaglio e complesso, quindi si hanno scomodi prodotti

15 Acceleratori materia - anti materia 2 E = mc e, p e, µ, π, q, etc e, p e, µ, π, q, etc Frascati Scienza - 11 Master Marketing & Comunicazione Il Sole 24 Ore G. Mazzitelli, 2 Febbario 2010

16 I DAΦNE collisori materia-antimateria LEP e ora LHC al CERN di Ginevra ADONE a Frascati nel 1969 ADA a Frascati 1959 Frascati Scienza - 11 Master Marketing & Comunicazione Il Sole 24 Ore G. Mazzitelli, 2 Febbario 2010

17 Collisioni il modello Standard!?

18 Dalla ricerca alla tecnologia Tempo: da pochi anni a 10/100 di anni ricerca fondamentale nuove idee Cosa vale la pena sviluppare, brevetti, etc Conoscenza, scoperta, ricerca non finalizzata (libera e senza indirizzo) ricerca applicata e/o sviluppo tecnologico mercato e finaziamnti applicazione tecnologica e/o industriale

19 La ricerca deve giustificarsi!? 4,5 miliardi di euro, di cui ~1 miliardo finanziato dall Italia 12 miliardi di euro Frascati Scienza - 11 Master Marketing & Comunicazione Il Sole 24 Ore G. Mazzitelli, 2 Febbario 2010

20 1 CERN 1 ITALY 2 SIBERIA 1 CINA 1 JAPAN 2 USA Industria Colliders Synchrotron light Ricerca.nucleare Alte.energie Isotopi.per.medicina Ricerca.non.nucleare Luce.di.sincrotrone Industria Nuclear physics Non nuclear Investigation Isotopes for Medicine Radiotherapy Radioterapia Ion implatantion Adroterapia Hadrontherapy Impiantazioni.ioniche Accelerators in the world > G. Mazzitelli, LNF-INFN, EURADOS Annual Meeting AM2010 Rome, 1-5 February, 2010

21 I grandi rivelatori

22 CNAO: Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica per il trattamento dei tumori, Pavia ESRF: European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, FR

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25 la terra ha un diametro di (10 7 ) metri; una galassia è (cento milioni di milioni) di volte più grande della terra e contiene (un milione di milioni) di stelle Nell Universo ci sono (cento mila milioni) di Galassie per un totale di (10 22 ) stelle tutti costituiti dalla stessa materia Nell Universo ci sono (10 80 ) quarks tutti identici tra di loro e che si sono formati nei primissimi momenti di vita dell Universo

26 Una nuova tavola periodica? Uno schema nasconde sempre qualcosa una struttura piu elementare u up d down ν e " e-neutrino e elettrone c charm s strange ν" µ" µ-neutrino µ" muone t top b bottom ν"τ" τ-neutrino τ tau g gluone γ fotone W bosone Z bosone

27 Per ulteriori domande, bibliografia e continuare a discuterne: giovannimazzitelli.wordpress.com Per essere parte attiva di una rete di comunicazione scientifica: Per saperne di più sulla fisica delle particelle elementari:

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