La Fisica delle Particelle Elementari nell era di LHC

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1 La Fisica delle Particelle Elementari nell era di LHC elementi di LHC nel tunnel evidenza di un eccesso di eventi nella ricerca del bosone di Higgs display di un evento in ATLAS Stefania Spagnolo Dip. di Matematica e Fisica Ennio De Giorgi, Università del Salento e Sezione INFN Lecce esperimento ATLAS a LHC Liceo Scientifico Enrico Medi, Galatone - 12 Dicembre 2012

2 L argomento di oggi Sommario: Gli esperimenti agli acceleratori di particelle producono misure delle proprietà intrinseche di particelle subatomiche, come massa, vita media e numeri quantici, e misure che caratterizzano le forze che agiscono tra tali particelle, come sezioni d'urto e frazioni di decadimento. Queste osservazioni, negli ultimi 50 anni, si sono incastrate come pezzi di un puzzle intricato svelando un quadro complessivo di sorprendente semplicità ed eleganza, che rappresenta la nostra attuale comprensione della fisica delle interazioni fondamentali. Il puzzle tuttavia non è completo e, pertanto, la comunità scientifica è alla continua ricerca di varchi nella trama delle evidenze sperimentali che consentano di intravedere segnali di nuovi fenomeni che ci guidino nel concepire un quadro teorico più completo di quello attualmente disponibile, il Modello Standard. Oggi siamo nellʼera di LHC l'acceleratore più potente mai realizzato, in funzione a partire dagli ultimo mesi del LHC, già nella sua giovinezza, ha mantenuto la promessa di gettare nuova luce sulla fisica fondamentale. Il 2012, infatti, sarà ricordato come lʼanno dellʼosservazione di una nuova particella a LHC, le cui prime tracce appaiono compatibili con uno dei più importanti ed elusivi tasselli del Modello Standard, finora mancante allʼappello delle osservazioni sperimentali: il Bosone di Higgs. In questo seminario si illustreranno i concetti chiave alla base del Modello Standard e i suoi limiti e si cercerà di descrivere con quali metodologie e attraverso quali risultati gli esperimenti agli acceleratori di particelle contribuiscono allʼevoluzione della comprensione della natura al livello più fondamentale. 2

3 Un epoca emozionante 11 Dicembre

4 Un epoca emozionante 11 Dicembre 2012 premiata la Big Science, lo sforzo collettivo di migliaia di persone per oltre 20 anni sull acceleratore LHC e gli esperimenti ATLAS e CMS 4

5 Indice Cos'è la Fisica delle Particelle Elementari cosa sappiamo e cosa manca Gli esperimenti agli acceleratori: ATLAS a LHC I passi che conducono a misurare una proprietà della natura come lavorano i fisici delle Particelle Elementari Le promesse e le sorprese di LHC 5

6 Cos è la Fisica delle Particelle Elementari è la scienza che indaga sui costituenti ultimi della materia e sulle forze fondamentali oggi abbiamo una teoria predittiva ma con qualche punto debole: il Modello Standard 6

7 I campi di indagine della Fisica m = dimensione di un nucleo atomico m = dimensione dell universo osservabile

8 All'estremo dell'infinitamente piccolo La Fisica delle Particelle Elementari L'atomo di Elio: ( scala (figura non in 2 elettroni + un nucleo fatto di 2 protoni e 2 neutroni il protone: uud il neutrone: udd costituenti della materia ordinaria: u, d, e...così poco?

9 La tavola periodica degli elementi i costituenti della materia osservata alla scala di dimensioni dell'atomo: m alla scala ~10-14 m tre soli ingredienti: p, n, e alla scala ~10-19 m tre soli ingredienti? u, d, e

10 All'estremo dell'infinitamente piccolo nella storia del pensiero

11 La proliferazione delle particelle sub-atomiche una tavola periodica delle particelle sub-atomiche le cui le regolarità hanno suggerito una composizione in termini di pochi costituenti elementari : i quarks 11

12 non solo 3 ingredienti... dall'osservazione dei raggi cosmici (100 particelle /m 2 /s) e dallo studio di collisioni di particelle elementari nel laboratori deduciamo l'esistenza di 2 famiglie di particelle di materia (ciascuna di spin 1/2) quarks carica elettrica 2/3-1/3 leptoni carica elettrica 0-1 massa massa ogni quark esiste in tre colori: rosso, verde, blu si osservano solo in stati aggregati a carica elettrica intera e senza colore i neutrini hanno massa ~ nulla possono essere isolati esistono due stati di carica debole sia per quarks che per leptoni solo le particelle nella prima riga (le più leggere) sono stabili

13 non solo 3 ingredienti... per ogni particella esiste una anti-particella con proprietà analoghe (stessa massa, stesso spin) ma: carica elettrica opposta colore (per i quarks) opposto: anti-rosso, anti-verde, anti-blu carica di colore = Il neutrone è un aggregato udd carica elettrica 0 = 2/3-1/3-1/3 spin = momento angolare intrinseco - Il protone è un aggregato uud carica elettrica 1 = 2/3 + 2/3-1/3 una freccia associata ad ogni particella che si somma vettorialmente

14 Le 4 (?) forze fondamentali a ogni forza è associato uno o più mediatori le particelle di materia sentono una forza se ne possiedono la carica relativa

15 I mediatori delle forze fondamentali non blocchi di materia ma mediatori che trasmettono l'interazione tra particelle di materia un'interazione tra 2 particelle elementari è descritto come un urto in cui il vettore dell'interazione è scambiato tra le particelle che interagiscono schematizzazione SEMPLICE alla scala più bassa di dimensioni e complessità particelle dello stato iniziale particelle dello stato finale interazione un diagramma quantitativo: descrive la probabilità del processo 15

16 Il Modello Standard Un potente formalismo matematico che consiste di Gli ingredienti (materia) Le interazioni (i bosoni vettori) gli accoppiamenti (quali particelle sentono ciascuna interazione e con quale intensità) che discendono da simmetrie ipotizzate e poi verificate in natura Definiti uno stato iniziale (2 partic. prima dell'urto) possibile stato finale (particelle dopo l'urto) la probabilità del processo è calcolabile con SM + cinematica relativistica (conservazione di energia e momento) quindi un modello teorico falsificabile... 16

17 Il Modello Standard gli ingredienti _ ν τ ν µ ν e Z interazioni deboli di corrente neutra ν e ν µ ν τ interazioni deboli di corrente carica W interazioni deboli di corrente carica interazioni deboli di corrente carica W τ + µ + e + _ t c u _ b s d bosoni vettori anti-materia quarks leptoni quark Z, γ Z, γ e - µ - τ - leptoni materia u c t d s b interazioni e.m. e deboli di corrente neutra q W q interazioni forti ( gluone ) g W interazioni deboli di corrente carica

18 Z 91 GeV Il Modello Standard gli ingredienti leptoni Q = 0 Q=-1 q q ( g(gluone ν e ν µ ν τ e - µ - τ MeV Spin 1/2 Spin 1/ GeV materia 1.8 GeV W 80 GeV 1 GeV = massa del protone quark Q=2/3 Q=-1/3 u c t 3 MeV 1.5 GeV d s b 6 MeV GeV 175 GeV 4.5 GeV W Z, γ Spin 1

19 W Z/γ autointerazioni dei bosoni di gauge W Cosa accede se si produce una g coppia quark,anti-quark di alta energia g g Z leptoni q ( g(gluone Q = 0 Q=-1 q 91 GeV ν e ν µ ν τ e - µ - τ MeV Il Modello Standard gli ingredienti Spin 1/2 Spin 1/ GeV materia 1.8 GeV W 80 GeV 1 GeV = massa del protone protone I quarks sono confinati in adroni quark Q=2/3 Q=-1/3 Z, γ u c t 3 MeV 1.5 GeV d s b 6 MeV GeV Spin GeV 4.5 GeV W

20 dall esperimento Osservazione quantitativa di fenomeni Verifica delle predizioni della teoria Simmetria Unificazione alla teoria Formalizzazione di un modello che spiega i fenomeni osservati Conferma della Teoria Teoria negata Un processo circolare Predizione di nuovi fenomeni osservabili

21 dall esperimento Osservazione quantitativa di fenomeni Verifica delle predizioni della teoria Simmetria Unificazione alla teoria Formalizzazione di un modello che spiega i fenomeni osservati Conferma della Teoria Teoria negata Un processo circolare Predizione di nuovi fenomeni osservabili

22 L unificazione come principio guida nell interpretazione delle leggi della natura domani scenari plausibili Gravitazionale Elettrodebole/Forte Le interazioni fondamentali 3 oggi prima del 1984 prima del 1888 Gravitazionale Gravitazionale Gravitazionale Elettromagnetica Elettrodebole Elettrica Debole la scommessa Forte Forte Magnetica TOE Theory of everything Gli sviluppi in Fisica Teorica precorrono le novità della matematica

23 La simmetria come principio guida per la semplificazione della descrizione della natura simmetria Forse troppi ingredienti anche oggi?

24 Stato del Modello Standard... ossia stato della comprensione dei fenomeni finora osservati: particelle elementari e forze fondamentali Carica elettrica debole forte debole elettrica debole interazioni nucleari forti, deboli ed elettromagnetiche - particelle mediatrici delle forze g (gluoni), W e Z, γ (fotoni) costituenti fondamentali della materia leptoni - tra questi elettrone e muone, non hanno carica nucleare forte (o di colore) quarks - costituenti di protoni, neutroni e adroni [numerosa varietà di particelle instabili che interagiscono per la forza nucleare forte] (hanno carica di colore) un quadro coerente con il Modello standard al livello ~0.1% emerso dai risultati di LEP, SLC, TEVATRON, negli ultimi 20 anni 22

25 Il ruolo degli acceleratori nella storia della fisica delle particelle

26 Il ruolo degli acceleratori nella storia della fisica delle particelle

27 Il ruolo degli acceleratori nella storia della fisica delle particelle

28 Il ruolo degli acceleratori nella storia della fisica delle particelle

29 Il ruolo degli acceleratori nella storia della fisica delle particelle

30 Il ruolo degli acceleratori nella storia della fisica delle particelle - 6 Le verifiche di precisione del Modello Standard a LEP, e+e- a Ecm= GeV 28

31 Gli esperimenti agli acceleratori di particelle Gli acceleratori: producono in condizioni controllate urti fondamentali tra particelle LHC CMS a LHC Gli esperimenti agli acceleratori: la macchina fotografica digitale per registrare lo stato finale prodotto nell'urto 29

32 Urti come strumento di indagine la relatività ristretta c = 2.998x10 8 m/s è invariante E = mc 2 La massa è energia L'energia può essere convertita in massa

33 Un urto in fisica delle alte energie prima dell urto: stato iniziale 2 particelle sub-atomiche di altissima energia tempo l urto: un interazione fondamentale tra constituenti elementari delle particelle subatomiche dello stato iniziale dopo l urto: stato finale un evoluzione semplice o molto complessa del sistema di particelle elementari emerse dall interazione più alta è l energia totale, più alta è la probabilità di produrre particelle a massa elevata nello stato finale E = mc 2 31

34 Urti ad alta energia per produrre particelle di alta massa: quali energie? energia a riposo di un e: mc 2 = MeV energia a riposo di un p: mc 2 = GeV energia a riposo di un quark top: mc 2 ~175 GeV energia dei fasci di e+e- a LEP 45 GeV energia dei fasci di p p a LHC 4 TeV nel ev è l'energia cinetica acquisita da un e- accelerato in una differenza di potenziale di 1 V

35 Gli acceleratori Si classificano principalmente in base a Ø Tipo di particelle accelerate ( massa Ø s = Ecm (energia nel centro di Ø determinano il tipo di processi accessibili alla soglia di energia disponibile Colliders lineari o circolari p, m -p, m Ø Luminosità L Ø determina l abbondanza di eventi prodotti N eventi prodotti ~ L s = E 1 +E 2 = 2p Accelerando 2 fasci di p/e fino a 100 GeV è possibile produrre particelle di massa < 200 GeV in esperimenti a collider

36 Colliders circolari L = f n 1 n 2 4πσ x σ y LEP LHC luminosità Ecm particelle Tempo tra 2 collisioni dei fasci Particelle in un pacchetto cm -2 s cm -2 s GeV 14 TeV e + e - pp 22µs 25ns 45x x10 10

37 Nel 2001 il tunnel di LEP diventa il tunnel di LHC Primi fasci in LHC nel Km di circonferenza 100 m sotto il suolo

38 Il complesso degli acceleratori

39 il Large Hadron Collider Protoni di E = 7 TeV percorreranno LHC volte al secondo a una velocità pari al 99.99% della velocità della luce. CMS 600 milioni di collisioni al secondo Il sistema criogenico più grande al mondo: tutt i magneti operano alla temperatura di (1.9 K) mantenuta grazie a 60 tonnellate di elio liquido I fasci circolano in tubi a vuoto spinto: pressione interna di LHC è atm, 10 volte meno della pressione sulla luna LHC è collocato in un tunnel 100 m sotto il suolo tra Francia e Svizzera La circonferenza di LHC è pari a m, il numero di magneti lungo il tunnel è 9300 In una collisione dei fasci di protoni, in uno spazio minuscoli si genera una temperatura volte più alta di quella al centro del Sole ALICE LHC-b stato online ATLAS

40 ATLAS a LHC

41 Il punto di partenza I rivelatori e le complesse tecnologie che sfruttano le interazioni tra le particelle elementari e la materia I progressi nella fisica delle alte energie 3 39

42 Il punto di partenza La ricostruzione dell evento prodotto in ciascuna collisione, mediante la decodifica dei segnali provenienti dai rivelatori Un passaggio intermedio 4 40

43 Il punto di arrivo risultati di fisica fondamentale Il primo articolo pubblicato da ATLAS 5 41

44 ATLAS a LHC

45 La struttura di un rivelatore Il punto di partenza I detectors agli acceleratori di particelle hanno una struttura a strati: tracciatore interno alta precisione spaziale calorimetro e.m. alta precisione in energia calorimetro adronico spettrometro a muoni ogni strato è specializzato per la rivelazione e misura di particelle prodotte nelle collisioni di una categoria 43

46 Rivelatori a muoni: i tappi del barile

47 Rivelatori a muoni: gli strati più esterni del barile

48 Camere a muoni del barrel Calorimetro in avanti Camere a muoni degli endcaps Bobine del toroide del barrel

49 Rivelatori RPC per a muoni nel barile realizzati da LECCE, Roma e Napoli

50 B-Layer del Pixel Detector il rivelatore di ATLAS più piccolo, più preciso, più vicino al punto di interazione

51 Silicon Tracker

52 Transition Radiation Tracker

53 Il punto di partenza Identificazione di particelle nello stato finale come appaiono particelle di natura diversa nei vari strati del detector stabili o metastabili fotoni: Calorimetro e.m. elettroni: Tracker + Calo. e.m. muoni: Camere esterne + Tracker centrale adroni carichi: Tracker + Calo adronico adroni neutri: Calo. adronico elettrone (E/p ~1) muone (unica particella penetrante) molto facilmente identificabili misura di momento misura di energia misura di energia misura di momento 51

54 Segnature di particelle in ATLAS 52

55 Il punto di partenza Segnali indotti dalle particelle nei rivelatori Dalle interazioni elettromagnetiche e nucleari delle particelle con i materiali si estraggono segnali elettrici - facili da elaborare L esempio dei rivelatori di tracciamento a gas 53

56 un passaggio intermedio Come appare un evento a LHC Collisioni di sistemi compositi: p + p ogni protone ~ uud+gluoni una collisione fortemente inelastica (di solito nucleare forte) tra partoni (quarks o gluoni) + interazione (~sempre nucleare forte) residua tra il resto dei componenti dei sovrapposta alla collisione hard adroni di bassa energia molteplicità di particelle media varie centinaia ~ tutte particelle adroniche (raggruppate in getti, o diffuse se provenienti dall interazione residua) rari eventi con 1, 2, 3, 4 leptoni (muoni o elettroni) dall interazione hard decine di interazioni in una collisione dei fasci 54

57 Identificare il tipo di interazione hard prodotta nella collisione... un passaggio intermedio un passo indietro nella storia: LEP nel tunnel di LHC dal 1989 al 2000 collider e+ (positrone) e- (elettrone) di momento uguale e opposto stato iniziale: particelle elementari (coincidono con i partoni) senza carica di colore (interazione sempre elettro-debole) energia totale nella collisione = MZ massa del bosone vettore Z interazioni e+e- Z (stato intermedio) coppia f, anti-f f = elettrone, muone, tau, quark (u,d,s,c,b), neutrino Quantità di moto (inizialmente nulla) e energia (= MZ) si conservano cinematica dello stato finale fortemente vincolata pochi stati finali possibili semplici da riconoscere cinematica completamente chiusa 55

58 Display di eventi a OPAL a LEP1 un passaggio intermedio LEP 1 processi e.w. e+e-! e+e- stato finale osservato e+ e- di momento uguali e opposti tracce cariche depositi di energia nel calo. EM nello stato finale: p T totale = 0 p L totale = 0 56

59 Display di eventi a OPAL a LEP1 un passaggio intermedio 57

60 Display di eventi a OPAL a LEP1 un passaggio intermedio e+ e- q - q 58

61 Display di eventi a OPAL a LEP1 un passaggio intermedio stato finale osservato 2 jet di momento uguali e opposti numerose tracce cariche + grandi depositi di energia nel calo. EM + Adronico e+ q e- - q 58

62 Una caratteristica notevole delle interazioni nucleari forti il confinamento dei quarks l energia potenziale di due cariche di colore cresce con la distanza allontanare due quarks richiede un energia via via crescente è energeticamente più conveniente produrre dal vuoto una nuova coppia quark anti-quark (costa 2 x mc 2 ) rispetto a continuare ad allontanare i due quarks di partenza i quarks e anti-quarks così prodotti si aggregano in mesoni o barioni a carica di colore nulla, che possono separarsi per consentire la convservazione di energia e momento nell urto 59

63 Display di eventi a OPAL a LEP1 un passaggio intermedio 60

64 Display di eventi a OPAL a LEP1 un passaggio intermedio μ π 0 π + γγ γγ μ + νμ e - νe Text μ e 61

65 Ritorno a LHC: ATLAS event display un passaggio intermedio _ candidato qq Z μμ in evento con alta molteplicità di interazioni nella stessa collisione dei fasci 62

66 Ritorno a LHC: ATLAS event display un passaggio intermedio candidato gg H μμ+ee 63

67 In cosa consiste un risultato in Fisica delle Alte Energie il punto di arrivo non nell osservazione (e riconoscimento) di alcuni specifici eventi i display di eventi non costituiscono un evidenza quantificabile le pubblicazioni non contengono (se non a scopo dimostrativo) display di eventi ma nei risultati dell analisi statistica di una o più proprietà di una selezione di eventi che plausibilmente contengano il processo fisico in esame le pubblicazioni contengono sempre distribuzioni di variabili cinematiche sensibili alla misura che si intende effettuare e spesso confronti con predizioni teoriche 64

68 La produzione finora di ATLAS a LHC Number of public papers: 232 Number of public papers with collision data: 224 Number of published papers: 188 potete visitare twiki/bin/view/atlaspublic per avere la lista completa dei risultati scientifici finora prodotti da ATLAS: le più recenti... al 10/12/12 Alcune osservazioni: metà degli articoli sono searches (ricerca di nuovi fenomeni, ipotizzati teoricamente) metà sono dedicati a measurements (misure di proprietà fondamentali della natura accessibili a LHC) superare i confini di ciò che è noto oggi richiede la verifica della consistenza delle osservazioni già effettuate a energie inferiori con i nuovi dati di LHC 65

69 Cosa guida l analisi dei dati a LHC Domande senza risposta alla partenza di LHC (guida per ATLAS e CMS) Cosa è la Massa? nella teoria del Modello Standard la massa delle particelle nasce in modo artificioso e richiede l'esistenza di una particella non ancora osservata: il Bosone di Higgs Di cosa è fatto il 96% della materia nell'universo? la materia oscura (e l'energia oscura) hanno piena evidenza astrofisica; qual è la loro natura? a LHC si ricercheranno particelle supersimmetriche, tra esse i possibili costituenti della materia oscura Lo spazio tempo ha solo 4 dimensioni? la teoria delle stringhe è attualmente uno scenario teorico molto complesso e affascinante che promette, nonostante molte difficoltà ancora da superare di essere una via verso l'unificazione di tutte le forze e la sintesi di tutte le simmetrie; la teoria delle stringhe implica l'esistenza di extradimensioni che potrebbero manifestarsi a LHC 66

70 Cosa guida l analisi dei dati a LHC Domande senza risposta alla partenza di LHC (per LHC-b e ALICE) Perché nell'universo non c'è traccia di anti-materia? l'asimmetria materia-antimateria è legata alla violazione di una simmetria denominata CP oggetto di indagine per LHC-b in particolare Come era fatta la materia emersa dal Big-Bang? ALICE studia in collisioni Pb-Pb a LHC le proprità della materia in condizioni di altissima densità e temperatura: quark-gluon plasma 67

71 Cosa guida l analisi dei dati a LHC Il significato della massa e il Bosone di Higgs nella teoria del Modello Standard la massa delle particelle nasce in modo artificioso e richiede l'esistenza di una particella non ancora osservata: il Bosone di Higgs; in altri termini: il Modello Standard sarebbe una teoria altamente simmetrica se tutte le particelle (di massa e mediatrici di forze) fossero prive di massa l introduzione delle masse e la conservazione delle simmetrie richiede l esistenza di un nuovo campo (in analogia al campo elettromagnetico) che permea l universo; la massa delle particelle è la loro carica rispetto a questo campo di forza il bosone di Higgs è la manifestazione dell eccitazione quantistica del campo se non lo si osservasse, nonostante tutte le predizioni sinora verificate al 0.1%, il Modello Standard sarebbe inconsistente, in altri termini la probabilità di urto WW WW non sarebbe calcolabile difficile da intuire?... si! 68

72 Il significato della massa e il Bosone di Higgs... secondo David Miller - University College London La massa delle particelle una esemplificazione premiata 69

73 Il significato della massa e il Bosone di Higgs... secondo David Miller - University College London Il Bosone di Higgs una esemplificazione premiata 70

74 Il significato della massa e il Bosone di Higgs... secondo David Miller - University College London se fosse vero, quali sarebbero le implicazioni? Usiamo il potere predittivo della teoria per falsificarla o verificarla Come si manifesterebbe il bosone di Higgs nei dati di LHC? instabile; decade preferenzialmente in particelle pesanti 71

75 Come si manifesterebbe il bosone di Higgs a LHC? ( instabile; massa non predetta dalla teoria; modi decadimento dipendono dal valore della massa bassa massa mh~120gev (difficile) abbondante ma indistinguibile da abbondante H alta massa mh~400gev (facile) W/Z l l/v H W/Z H W/Z γ γ l l/v l/v l raro ma facile da identficare leptoni nello stato finale raririssimo ma visivile frequenza di decadimento nei vari canali possibili in funzione del valore della massa W/Z H ~abbondante t W t W l l/v l b b v l v 72

76 E possibile arrivare a un evidenza a LHC? Per tutte le ipotesi di massa (114 GeV<MH<1TeV) tutti i canali di produzione e tutti i canali di decadimento sono esplorati contemporaneamente e combinati per ricercare una eventuale coerenza di miniscule indicazioni 73

77 Ritorno a LHC: ATLAS event display un passaggio intermedio candidato gg H μμ+ee 4leptoni (4l) nello stato finale; può provenire da qq ZZ lll l evento di fondo: M4l ha un valore casuale, compreso MH può provenire da H ZZ lll l evento di segnale: M4l MH 74

78 Per ogni canale: accumulare dati per consolidare il segnale - H 4 leptoni Le fluttuazioni di eventi di fondo possono emulare il segnale; sono però casuali, non ricorrono sempre allo stesso modo (alla stessa Massa) Accumulare dati permette a un segnale nuovo di ricorrere ed emergere sulle fluttuazioni del fondo sfruttare la persistenza del segnale 75

79 76

80 I canali di analisi che hanno contribuito a un indicazione... H γ γ raririssimo ma visivile H W/Z W/Z l l/v l l/v raro ma facile da identficare leptoni 77

81 Quanto è convincente l osservazione complessiva? p0 = probabilità che, in assenza del bosone di Higgs, il fondo fluttui (in eccesso) tanto da riprodurre l abbondanza di dati osservati [curva nera continua] ~ 10-9 per MH=126 GeV curva nera tratteggiata p0 corrispondente alla presenza del bosone di Higgs con caratteristiche SM 78

82 Storia di un intrigante eccesso di eventi la storia del p0 da luglio 2011 a luglio 2012 da un indicazione a un evidenza il livello necessario per stappare lo champagne 79

83 Come si arriva a una scoperta con la somma dei contributi di 2700 persone, impegnate a costruire i detectors, calibrarli, operarli, elaborare le tecniche di ricostruzione e interpretazione dei dati, simulare processi noti e risposta del detector in dettaglio, analizzare i dati ed estrarne conoscenza fondamentale... è il risultato della perseveranza delle azioni... con un obiettivo comune ma con ampio spazio di iniziativa e fantasia per ognuno 80

84 ... e ora? Una sorpresa molto prima del previsto! molto lavoro necessario per approfondire e comprendere: il nuovo stato osservato è il bosone di Higgs del MS o qualcosa di simile? c è altro? Molte altre promesse nel cassetto di LHC da rispolverare nel 2015 quando LHC funzionerà a 14 TeV e luminosità 10 volte superiore all attuale SUSY? Unificazione delle forze? Nuovi bosoni vettori? Nuove dimensioni della trama delle spazio tempo?... o, magari, qualcosa di non ancora suggerito da modelli teorici? 81

85 Le ragioni della ricerca inutile..."tutto questo, a cosa serve?"...mutuo la risposta dal blog di un fisico delle particelle (di ATLAS): Marco Del Mastro questo, a cosa serve?", nella maggior parte dei casi vuol dire in realtà: "Quale problema che affligge l'umanità in questo momento storico sarà risolto dai risultati di questa tua attività dall'aria così complicata?". E ovviamente, se questo è il senso profondo della questione (e lo è, purtroppo, nell'80% dei casi) l'unica risposta possibile è: "Nessuno". O "niente", se restiamo sulla prima formulazione della domanda. A che cosa serve la ricerca fondamentale? A niente. La ricerca fondamentale non fornisce nuove forme di energia, non costruisce nuovi mezzi di comunicazione, non sintetizza vaccini per malattie incurabili, non allunga la vita media della popolazione, non rende il tuo bucato più bianco. La ricerca fondamentale è - solo ed esclusivamente - il mestiere di capire....la ricerca fondamentale - la scienza in senso esteso - produce sapere sotto forma di comprensione, e questa comprensione rimane il suo scopo primario, e persino unico per molte delle sue discipline....la scienza è un prodotto culturale umano, prima (e invece!) di essere un metodo di miglioramento della produzione. La ricerca fondamentale è un'attività speculativa, e in quanto tale è importante: perché, che piaccia o meno, le innovazioni tecnologiche sono il frutto di uno sviluppo umano, e non viceversa. 82

86 Saluti Grazie per l invito e l attenzione! collezione di link: questo seminario: Diapartimento e INFN Lecce mia pagina: INFN ATLAS ATLAS Italia: CERN buona navigazione 83

87 materiale extra 84

88 Come si lavora webcam sulla sala di controllo di ATLAS: 11/12/2012, 16:44 85

89 Come si lavora l inizio dell agenda dei meeting interni di ATLAS di oggi, 11/12/ meetings; alcuni in qualche sala al CERN, tutti con possibilità di connessione (e partecipazione!) internet da remoto 86

90 Le persone in ATLAS 87

91 CONTRIBUTI ITALIANI IN ATLAS - DETECTOR LECCE LECCE LECCE 88

92 Il ruolo dell Italia Istituto Nazionale di Fisica Nucleare 89

93 Risorse online - ATLAS public site 90

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