HiLumi LHC FP7 High Luminosity Large Hadron Collider Design Study. Presentation

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Norma Falcone
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CERN-ACC-SLIDES-2014-0102 HiLumi LHC FP7 High Luminosity Large Hadron Collider Design Study Presentation Che cos è la Realtà? Come Conoscerla?

1 CERN-ACC-SLIDES HiLumi LHC FP7 High Luminosity Large Hadron Collider Design Study Presentation Che cos è la Realtà? Come Conoscerla? Rossi, L (CERN) 30 October 2014 The HiLumi LHC Design Study is included in the High Luminosity LHC project and is partly funded by the European Commission within the Framework Programme 7 Capacities Specific Programme, Grant Agreement This work is part of HiLumi LHC Work Package 1: Project Management & Technical Coordination. The electronic version of this HiLumi LHC Publication is available via the HiLumi LHC web site < or on the CERN Document Server at the following URL: < CERN-ACC-SLIDES

2 Che cos è la Realtà? Come Conoscerla? LHC project Ferrara 30 Ottobre 2014 Lucio Rossi

3 L inizio: Padova, Gennaio 1610 «cose mai viste prima»

4 In cerca di certezze LHC project Cosa cerchiamo con la fisica delle particelle elementari? Perchè abbiamo bisogno di tecnologie di frontiera?

5 Fisica delle particelle: verso l infinitamente piccolo Why accelerators? To investigate Particle Physics Accelerators Microscopes Binoculars Optical, radio télescopes La Fisica dele Particelle osserva la materia nella sua più piccola dimensione. Gli acceleratori sono finissimi microscopi: atto-scopi! = h/p T = 1 TeV m Gli acceleratori sono dei nano-nanoscopi

AccelEratorI: macchine del tempo Viaggio indietro nel tempo t s 1/E 2 Gev T 1 ps per creazione di particelle singole T 1 s per fenomeni collettivi QGS

6 AccelEratorI: macchine del tempo Viaggio indietro nel tempo t s 1/E 2 Gev T 1 ps per creazione di particelle singole T 1 s per fenomeni collettivi QGS (Quark-Gluon Soup) In ogni caso poi rimane il compito di spiegare come si arriva alla complessità che si sviluppa nei 13,7 miliardi di anni che seguono... Molto più difficile!

7 Proprio come l astrofisica

8 La summa di 40 anni di ricerche : il modello standard Leptons Quarks u up d down e electron n e e-neutrino c charm s strange muon n -neutrino t top b bottom t tau n t t-neutrino g gluon g photon W W boson Z Z boson Higgs Boson? Particelle e Forze Ciascuna con la sua antiparticella Brian Foster

Cosa rimane quindi? LHC project Il modello standard è una buonissima descrizione dellúniverso alla scala delle particelle che conosciamo Ma non risponde a molte domande Perchè tante particelle?

9 Cosa rimane quindi? LHC project Il modello standard è una buonissima descrizione dellúniverso alla scala delle particelle che conosciamo Ma non risponde a molte domande Perchè tante particelle? Perchè diversi tipi di forza? Cosa è la massa? Perchè le particelle hanno la massa che hanno? i neutrini soo leggerissimi < 1 mev elettrone: 511 ev protone 1 GeV (1 miliardo di ev quark top : 170 GeV!!!! alcune particelle-forza (fotone) non hanno massa altre particelle-forza (Z, W) sono massicci: GeV

Prove della meteria oscura Gasesous Matter Collisione fra due ammassi di galassie @4500km/s Bullet

10 Prove della meteria oscura Gasesous Matter Collisione fra due ammassi di Bullet Cluster Clowe et al. Direct evidence for collisionless Dark Matter Chandra, Magellan, HST, Gravitational Lensing

11 Prova dell Energia Oscura Miliardi di Anni m Oggi

12 Il contenuto massa energia dell universo

13 Gli strumenti della HEP 1) Concentrate energy on particles (accelerator) 2) Collide particles (recreate conditions after Big Bang) 3) Identify created particles in Detector (search for new clues) Entrambi richiedono tecnologie di punta (superconduttività, e molte altre)

CERN European Organization for Nuclear Research Fondato nel 1954, oggi 20 stati membri Più di 10000

14 CERN European Organization for Nuclear Research Fondato nel 1954, oggi 20 stati membri Più di utilizzatori da tutto il mondo ~650M di budget annuale 2250 staff permanente 2004: The 20 member states

15 LHC: il gigante con 4 grandi occhi LHC project LHCb CMS ATLAS Explorazione della nuova frontiera con collisioni adroniche LHC ring: 27 km circumference ALICE L.Rossi@RheinMe 14

16 The main dipole long theory 1232 main dipoles multipole corrector magnets

17 Un progetto di 25 anni

18 Barrel Toroid magnet system LHC project

19 La firma dell Higgs a LHC L ago nel pagliaio! I due fasci di protoni controcircolanti si incroceranno 100 milioni di volte al secondo! Ballon (30 Km) Pile de CD contenant une année de données du LHC! (~ 20 Km) Concorde (15 Km) Mt. Blanc (4.8 Km) We expect only 1 Higgs in 1,000,000,000,000 events

20 10 settembre 2008: la riuscita

21 Connessione e incidente Vedere articolo su

22 Hints indicating a possibility December 2011: 99% probability Higgs 2 Z 4 21Mar2014 LRossi@PadovaDi 21

23 Higgs: l ago nel pagliaio NON si vede direttamente! Z μμ Z μμ event from 2012 data with 25 reconstructed vertices

24 4 July 2012 : Boson got! 21Mar

Brout Englert Higgs mechanism 2013 Nobel Prize for the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our understanding of the origin of mass of subatomic

25 Brout Englert Higgs mechanism 2013 Nobel Prize for the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our understanding of the origin of mass of subatomic particles, and which recently was confirmed through the discovery of the predicted fundamental particle, by the ATLAS and CMS experiments at CERN's Large Hadron Collider 21Mar

27 but that s only the beginning! What s next? LHC project Measure the properties of the new particle with high precision

28 21Mar

30 km tunnel per un nuovo anello LHC project 16 T 100 TeV in 100 km 20 T 100 TeV in 80 km even better 100 km?

31 L importanza del maestro Il tramandarsi una tradizione tiene viva la domanda grandi scuole di fisica Assicura, aiuta, che l esperienza sia un cammino verso una certezza piu grande con un metodo che è quello di tutte le realtà umane positive: Verifica onesta: esperienza Dedizione, affezione Capacità di lavorare insieme Confronto tra l esperienza e l ipotesi Condivisione risultati: da questo la domanda si alimenta Lucio Rossi

32 Spare slides

33 la valorizzazione della comunicazione: 1989 il WEB 2009 la celebrazione Tim Berners-Lee Robert Cailliau

Il successore del Web: GRID Il LHC computing GRID è un progetto finanziato dall UE con l obiettivo di construire la futura generazione di infrastruttura di

34 Il successore del Web: GRID Il LHC computing GRID è un progetto finanziato dall UE con l obiettivo di construire la futura generazione di infrastruttura di calcolo per fornire una capacità di calcolo e analisi mai vista. Ballon (30 Km) Pile de CD contenant une année de donn du LHC! (~ 20 Concorde (15 Km) Mt. Blanc (4.8 Km)

35 Le applicazioni mediche: PET Prima immagine PET CERN, circa 1975

36 Adroterapia Oncologica CNAO PAVIA & PSI (CH) Ciclotrone SC

37 La grande applicazioni sanitaria: Risonanza magnetica

ITER: L Energia delle stelle Central Solenoid Cryostat Toroidal Field Coil Vacuum Vesse Poloidal Field Coil Blanket Port Plug Major plasma radius 6.

39 ITER: L Energia delle stelle Central Solenoid Cryostat Toroidal Field Coil Vacuum Vesse Poloidal Field Coil Blanket Port Plug Major plasma radius 6.2 m Plasma Volume: 840 m 3 Plasma Current: 15 MA Typical Density: m -3 Typical Temperature: 20 kev Fusion Power: 500 MW Machine mass: t (cryostat + VV + magnets) - shielding, divertor and manifolds: 7945 t port plugs - magnet systems: t; cryostat: 820 t Torus Cryopum Divertor

40 MAGLEV

41 Le applicazioni: Trasporto energia

42 L importanza del maestro Nella corsa all essenziale Il tramandarsi una tradizione tiene viva la domanda grandi scuole di fisica Assicura, aiuta, che l esperienza sia un cammino verso una certezza piu grande con un metodo che è quello di tutte le realtà umane positive: Verifica onesta: esperienza Dedizione, affezione Capacità di lavorare insieme Confronto tra l esperienza e l ipotesi Condivisione risultati: da questo la domanda di essenziale si alimenta

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