Acceleratori. Sorgenti Accelerazione Corrente continua Radiofrequenza. Focalizzazione ed accumulazione dei fasci Collisioni

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1 Acceleratori R. Fernow, Introduction to experimental particle physics, cap 4 D.H. Perkins, Introduction to high energy physics, cap 2 Review of Particle properties O. Bruning, CERN summer student lectures 2001 (lezioni disponibili su web, audio+video+trasparenze) Sorgenti Accelerazione Corrente continua Radiofrequenza Focalizzazione ed accumulazione dei fasci Collisioni 1

2 Perche usare gli acceleratori Per esplorare oggetti di determinate dimensioni occorre una sonda la cui lunghezza d onda e dell ordine delle dimensioni dell oggetto. Dimensioni accessibili con un acceleratore: Oggetti visibili al microscopio ottico: = m ~10 10 m Rivelatore: Elaborazione: 2

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4 Cenni storici Fisica nucleare: Au 1906 Rutherford modello dell'atomo: nucleo + elettroni N O H 1911 Rutherford disintegrazione dei nuclei Le particelle non hanno abbastanza energia per superare la barriera coulombiana dei nuclei pesanti Acceleratori Fisica delle particelle: con i raggi cosmici 1932 Anderson: scoperta del positrone (predetto da Dirac nel 1930) 1937 Anderson: scoperta del muone Limiti nelle misure coi raggi cosmici: No trigger Sovrapposizione di eventi nelle lastre Antiprotone (antimateria, Dirac)? Pione (predetto da Yukawa nel 1935)? Acceleratori 4

5 La prima reazione nucleare α+14n 17O+p misurando le velocita delle particelle coinvolte, Rutherford (1919) dimostro che uno dei due prodotti era una particella di massa all incirca uguale a quella dell atomo di idrogeno, che venne chiamata protone Presto divenne chiaro che le particelle α, a causa dell energia limitata (5 MeV) e della repulsione dovuta alla loro carica (+2e), non erano i proiettili piu adatti a studiare i nuclei. Inizio quindi lo sviluppo dei primi acceleratori di protoni / ioni leggeri. 5

6 Sorgenti In ordine di difficoltà di produzione: Elettroni Protoni Ioni Fasci secondari Antiparticelle A processi più difficoltosi corrispondono tecniche più sofisticate e intensità più basse 6

7 Primi sviluppi degli acceleratori 1927 E. Rutherford disse alla Royal Society:... if it were possible in the laboratory to have a supply of electrons and atoms of matter in general, of which the individual energy of motion is greater even than that of the alfa particle,... this would open up an extraordinary new field of investigation... Ma gli unici dispositivi all epoca erano tubi a raggi X che acceleravano elettroni fino a qualche centinaio di kev 1929 G. Gamow dimostro che in meccanica quantistica esiste una probabilita non nulla che una particella di energia 1 MeV superi per effetto tunnel la barriera repulsiva Coulombiana dei nuclei leggeri Questo incoraggio J. Cockroft ed E. Walton (collaboratori di Rutherford) a studiare metodi per accelerare fasci di particelle fino a 7

8 Sorgenti: elettroni Gli elettroni vengono emessi dal filamento di un triodo ad alta tensione entro il quale è fatto il vuoto Vengono prodotti impulsi da 1-10 µs a un rate fino a 500 Hz e Filo caldo V+ e e e Gli e- lasciano la sorgente con β=0.5 Un esempio: il tubo a raggi catodici 8

9 Sorgenti: protoni Setup simile al precedente Per creare i p si prende il tubo a raggi catodici e si buttano gli e su dell idrogeno Si pone dell'idrogeno in una camera a cui viene applicata una radiofrequenza V p Idrogeno e p p p V+ e e e Gli e- oscillano all'interno della camera e urtano le molecole neutre e gli atomi producendo ioni positivi H 2 e H 2 2 e H 2 e H H e H e H 2 e Gli ioni sono attratti da un campo elettrico ed estratti con una corrente di uscita di alcuni ma ed energie di qualche kev 9

10 Sorgenti: ioni pesanti Ioni pesanti Come per i protoni. Alcuni elettroni sono fortemente legati. Gli ioni attraversano dei fogli sottili Gli elettroni che subiscono degli urti col materiale del foglio vengono strappati dal nucleo pesante, che continua imperturbato 10

11 Fasci secondari in acceleratori a bersaglio fisso Ottenuti mandando parte del fascio primario su un bersaglio Le particelle create avranno una distribuzione di impulso e angolo Collimatori selezionano particelle a un dato range angolare Separatore elettrostatico (a basse energie, fino a ~5 GeV) Utilizzato per separare particelle di diverso tipo e con lo stesso impulso p Le particelle attraversando una regione di lunghezza L sede di campo elettrico, vengono deflesse di un angolo proporzionale al tempo di attraversamento. Particelle con masse diverse e con lo stesso impulso subiranno deflessioni differenti 11

12 Le particelle incidono tutte a zero gradi in una regione di lunghezza L sede di campo elettrico E e campo magnetico B. Voglio selezionare le particelle di massa m0 che, per un impulso p0, hanno una certa velocità v0=β0c. Regolo il campo magnetico in modo che le particelle con velocità v0 non vengano deflesse: ee=ev0b --> v0=e/b Una particella di massa m e con velocità v=βc verrà deflessa di un angolo: L pt =F t = F = pt p0 el 1 1 elv = B E = = 0 p0 p0 d p0 d Per p~p0>>m = elv 2p 0 d elv B/E: (velocità) 1 quando non c'è deflessione E=V / d 2 m 0 m p m0 p m2 p 2 1 1/ =Energia / p 1 3 p0 Separazione possibile a basse energie Se ho una separazione angolare sufficiente, con un collimatore posso separare le due particelle 12

13 Fasci secondari: γ Possono essere ottenuti da un fascio di elettroni mediante bremmstrahlung o da un fascio di protoni mediante p bersaglio nucleare N pioni 0 Contaminazione da particelle cariche eliminata mediante magneti deflettenti e collimatori Contaminazione da neutroni eliminata facendo incidere il fascio su deuterio liquido (rapporto favorevole X0/λI) Se il γ è prodotto con bremmstrahlung si può ricavare l'energia del fotone misurando l'energia dell'e- prima e dopo l'emissione del γ 13

14 Fasci secondari: neutrini e muoni Prodotti con le reazioni: K K Neutrino elettronico: 0 K e e 0 K e e Il flusso dei νe è soppresso di un fattore 100 rispetto a νµ Spettro di energia per i neutrini solitamente largo I muoni vengono prodotti con le reazioni utili per produrre νµ e selezionati ponendo un assorbitore per adroni di spessore sufficiente e con basso Z Possibile fondo dovuto a elettroni provenienti dai decadimenti dei muoni avvenuti dopo l'attraversamento dell'assorbitore 14

15 Sorgenti: antiparticelle Le particelle vengono accelerate e fatte collidere su una lastra di metallo pesante. Le antiparticelle vengono estratte mediante un campo magnetico Il sistema e' inefficiente E' necessario accumulare le antiparticelle per averne un numero sufficiente per l'uso negli esperimenti e+: possono essere prodotti mediante un acceleratore per protoni che produce π0 attraversando un foglio sottile; π0 --> γγ --> 2e+ + 2eAntiprotoni: vengono creati in coppia coi protoni in collisioni energetiche p-a con basso guadagno e ampia dispersione in p,θ Visti dal CMS di tutti gli antiprotoni prodotti, questi si comportano come molecole in un gas caldo Per accumulare abbastanza pbar e' necessario raffreddare il fascio per ridurre la dispersione in p,θ 15

16 kicker Pick up fascio Raffreddamento stocastico Le fluttuazioni delle particelle del fascio rispetto alla media vengono rivelate mediante un pick-up (condensatore o trasformatore induttivo) Il pickup passa l'informazione al kicker (un magnete deflettente o una cavità RF) che corregge la traiettoria o l'impulso della particella. Il metodo funziona per fasci di bassa densità 16

17 Accelerazione Una particella carica in moto in una regione sede di campo elettrico e magnetico è soggetta alla forza di Lorentz: d p dt v =q E B Nota: solo il campo elettrico permette l'aumento di energia della particella E = p c m c de dt = qc E 2 E 4 de dt = p d p dt 2 v B c2 c =q p E p E Ricordando che: 1 A E= c t A B= Possiamo ottenere l'accelerazione con un campo elettrostatico A/ t =0 o con un campo variabile nel tempo 17

18 Accelerazione con campi elettrostatici E=1 ev 1 V e Il meccanismo di accelerazione con campi elettrostatici è semplice: si crea una differenza di potenziale che accelera le particelle cariche trasformando l'energia potenziale elettrostatica in energia cinetica. Generatore di Van de Graaf 18

19 USI ATTUALI Analisi dei materiali: ad es. Controllo struttura semiconduttori; emissione raggi X (usata ad es. in storia dell arte); Modifica dei materiali: impiantazione ionica per l industria dei semiconduttori 19

20 Accelerazione con campi elettrostatici Tandem: Ioni negativi vengono accelerati verso un foglio metallico sottile (caricato positivamente). Nell'attraversare il foglio, gli elettroni degli ioni negativi vengono rimossi. Gli ioni, ora carichi positivamente, vengono indirizzati verso un bersaglio collegato a terra. Il risultato è quello che si otterrebbe con un generatore di Van de Graaf con una d.d.p. doppia rispetto a quella utilizzata Utilizzato al RHIC per i primi stadi dell'accelerazione (BNL, USA) 20

21 Tandem 21

22 Accelerazione con campi elettrostatici: in sintesi E' possibile accelerare le particelle cariche utilizzando generatori elettrostatici generatore di Van De Graaf Tandem Si ottiene un fascio continuo di particelle Limitazioni Grandi dimensioni (a parità di energia, confrontate con acceleratori basati su campi variabili nel tempo) Energie limitate a ~ 25 MeV (scariche elettrostatiche) 22

23 Campi variabili nel tempo Possiamo ottenere un campo elettrico mediante un campo magnetico variabile nel tempo 1 A E= c t Si possono accelerare le particelle beam utilizzando cavità a radiofrequenza. La corrente alternata applicata induce un campo magnetico oscillante che a sua volta induce un campo elettrico oscillante 23

24 Accelerazione delle particelle: LINAC Un LINAC (LINear ACcelerator) consiste in un tubo entro il quale e' fatto il vuoto, contenente una serie di elettrodi di deriva collegati alternativamente ai poli di un generatore a radiofrequenza La sorgente e' continua, ma solo alcune particelle, in fase con la radiofrequenza, possono essere accelerate. Le particelle vengono dunque divise in pacchetti (bunches) La lunghezza degli elementi va scelta opportunamente Tipicamente i campi sono di qualche MeV per metro 24

25 L'energia del fascio dipende Dalla tensione per cavita' Dalla lunghezza totale Limitazione principale: lunghezza Per protoni: energie fino a 50 MeV I LINAC vengono generalmente usati come iniettori Per elettroni: Il LINAC di Stanford lungo 3 km, accelera e fino a 25 GeV (si usano microonde anzichè RF) Inside Outside 25

26 SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) Costruito tra il 1962 e il 1966 Con l'acceleratore lineare di Stanford vennero eseguiti nel 1968 esperimenti di deep inelastic scattering, che portarono alla scoperta della struttura dei nucleoni, mostrando la presenza di 3 centri diffusori con carica frazionaria 26

27 Il ciclotrone Il ciclotrone utilizza più volte la stessa cavita' risonante mediantela deflessione in campo magnetico Le particelle si muovono in orbite via via piu' larghe all'aumentare della velocità. Acceleratore compatto se confrontato con i LINAC (es. calcolare r per p=20 MeV/c, B=0.2 T) Svantaggi: ad energie relativistiche frf non può essere mantenuta costante: Emax~ 25 MeV Sono richiesti magneti di grandi dimensioni 27

28 Il primo prototipo di ciclotrone Realizzato da Lawence e Livingston nel 1931 Diametro: 4.5 pollici Ddp: 1800 V Accelerava ioni H a 80 kev 28

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30 Scoperte mancate e realizzate a Berkeley Mancate (e confermate rapidamente col ciclotrone): Radioattivita artificiale Radioattivita indotta da neutroni Fissione dell uranio indotta da neutroni Realizzate: Elemento Z=43 Tc (1937) con E. Segre (primo elemento artificiale) Elemento Z=93 Np (1940) Elemento Z=94 Pu (1941) fissionabile Sintesi del 14C (radiocarbonio) Produzione di radioisotopi per uso medico Produzione di mesoni (1948) 30

31 Accelerazione delle particelle: sincrotroni Un sincrotrone e' un acceleratore ciclico in cui il fascio e' confinato entro un'orbita chiusa mediante dei magneti deflettenti p [GeV / c]=0.3 B[ T ] [ m] Per particelle con carica e: Le particelle vengono iniettate tramite un acceleratore a piu' bassa energia (solitamente un LINAC) e devono già essere ad energie relativistiche L'accelerazione avviene ad ogni rivoluzione durante il passaggio entro una o piu' cavita' a RF sincronizzate B deve essere aumentato per mantenere il raggio ρ dell'orbita costante Anche la frequenza deve essere sincronizzata all'aumentare della velocita' L'energia finale del fascio dipende da ρ e da B Limiti: campi magnetici superiori a 2 Tesla richiedono magneti superconduttori (a LHC B=8.4 T) 31

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33 Sincrotrone a elettroni da 1 GeV a Frascati Sincrotrone a protoni da 3 GeV al Brookhaven National Laboratory (Long Island, NY) 33

34 Elettrosincrotroni Il principio di funzionamento e' identico a quello dei sincrotroni per protoni L'unica importante differenza consiste nella radiazione di sincrotrone, trascurabile per protoni, importante per e- ad alta energia Cariche elettriche accelerate emettono onde E.M. L'energia persa per rivoluzione è: E= per e- con β~1 4 e E kev = E GeV m Questa perdita di energia deve essere compensata dalle cavità RF a ogni rivoluzione. Ad alta energia la radiazione è emessa in un cono la cui apertura va come 1/γ Es.: calcolare E per elettroni al LEP. Calcolcare E per protoni a parita' di energia e raggio dell'acceleratore 34

35 Focalizzazione Durante ogni ciclo di accelerazione i protoni ricevono un kick di ~0.1 MeV E' estremamente importante la focalizzazione Oltre ai magneti deflettenti (dipoli) sono necessari anche dei magneti focalizzanti. Infatti piccole variazioni della direzione o dell'impulso di una particella rispetto ai valori nominali non corrette nei cicli successivi causerebbero la perdita della particella Es. ogni componente verticale del moto causerebbe una deriva della particella che la porterebbe ad urtare il tubo di fascio Esercizio: calcolare l'angolo di apertura massimo all'sps nell'ipotesi in cui non fossero presenti magneti focalizzanti I magneti quadrupolari forniscono una focalizzazione simile a quella delle lenti ottiche No Beam Focussing Pipe Focussing 35

36 Focalizzazione nei sincrotroni Magneti focalizzanti: producono un campo di quadrupolo Il quadrupolo mostrato e' focalizzante in orizzontale e defocalizzante in verticale per una particella entrante carica positivamente. Si puo' mostrare che alternando quadrupoli i cui poli sono invertiti si ottiene una focalizzazione in entrambi i piani 36

37 Moto di una particella in campo magnetico z=direzione iniziale): p = m v v=ds / dt=cost =cost dt=ds / v v =d x / dt=v d x / ds d p/ dt=q v B m v 2 d d x / ds / ds=q v d x / ds B q d2 x / ds 2 = d x / ds B p 2 2 d x / ds = q i dx / dz p Bx 37 j k dy/ dz By 1 0

38 Equazione del moto in campo magnetico (supposto v=dz/dt=cost, BZ=0, z=direzione iniziale) 2 d x dz 2 = q d x p dz 2 d x B dz 2 = q p By 2 d y dz 2 = q p Bx Il campo dato da un quadrupolo ha la forma B=(G y,g x,0) dove G=cost è detto gradiente del quadrupolo 2 d x dz 2 2 d y dz 2 q p q p Gx=0 q 0, G 0 x= x 0 cos kz x ' 0 sin k z y= y 0 cosh kz y ' 0 sinh kz Gy=0 2 k = qg moto oscillatorio y cresce esponenzialmente p Si dimostra che un quadrupolo agisce come una lente spessa avente distanza focale: f =± p0 q G L f<0: focalizzante f>0: defocalizzante L: lunghezza di deriva 38

39 Focalizzazione forte L effetto di una lente magnetica (quadrupolo) defocalizzante seguita da una focalizzante e complessivamente focalizzante La focalizzazione forte e stata inventata da Christofilos e da Courant, Livingston e Snyder ( ) 39

40 Stabilita' del fascio Oscillazioni di betatrone Sono oscillazioni nella direzione trasversa dovute a piccole asimmetrie nei campi e nell'allineamento dei magneti La loro lunghezza d'onda è legata alla lunghezza focale dei quadrupoli ed e' piccola se confrontata con la circonferenza. Oscillazioni di sincrotrone Oscillazioni longitudinali che avvengono quando le particelle non sono in perfetta sincronia con la radiofrequenza. Una particella che arriva in ritardo rispetto ad una esattamente sincrona riceve una spinta meno forte dalla RF, si porta in un'orbita piu' stretta e alla rivoluzione seguente arriva in anticipo. (vice versa per le particelle in anticipo) 40 Oscillazioni di sincrotrone intorno alla posizione di equilibrio.

41 Collisioni a bersaglio fisso Il fascio puo' essere estratto da un sinctrotrone e diretto verso un bersaglio fisso. Vantaggi: Tutte le particelle del fascio possono collidere col bersaglio ALTA INTENSITA' Il boost di Lorentz fa si' che le particelle vengano prodotte in avanti APPARATI SPERIMENTALI SVILUPPATI IN LUNGHEZZA COPERTURA ANGOLARE LIMITATA NEL LABORATORIO Svantaggi: L'energia nel CM, ovvero l'energia spendibile per la creazione di particelle, cresce con la radice quadrata dell'energia del fascio: ad energie relativistiche, pp~ep E CM = m T E p p p m T 2m T E p 41 2 E CM m T 2mT E p

42 Colliders Nei colliders due fasci di particelle accelerati in verso opposto vengono fatti urtare. Se i due fasci hanno la stessa energia E =2 E CM p 42

43 Colliders: vantaggi e svantaggi Vantaggi: L'energia nel centro di massa e' uguale alla somma delle energie delle particelle (se l'angolo tra i fasci è nullo) E CM =2 E p Svantaggi: Non tutte le particelle collidono quando i fasci si incrociano: tempi di immagazzinamento lunghi Sono richiesti due fasci I due fasci possono interagire Gli apparati devono coprire l'intero angolo solido 43

44 Luminosità Un parametro utile per misurare le prestazioni di un collider è la luminosità La luminosità è data dalla frequenza di interazioni per un processo avente sezione d'urto unitaria: dn dt [ L]=cm s =L 2 1 La difficoltà principale nei collider consiste nel fatto che i due bunch accelerati in direzioni opposte si devono incrociare; dunque la frequenza delle collisioni dipenderà anche dalla dimensione del bunch e dalla densità di particelle al loro interno Possiamo confrontare il rate di interazione per un processo di sezione d'urto unitaria per un fascio su un bersaglio fisso, e per due fasci collidenti 44

45 Fascio su bersaglio fisso Un fascio di dn1/dt particelle al secondo incide su un bersaglio di lunghezza x (e di dimensioni trasversali maggiori di quelle del fascio) avente n2 particelle per unità di volume dn dt = dn1 dt n 2 x= L L: luminosità [cm 2s 1] >rate di interazioni per un processo avente sezione d'urto unitaria Fasci collidenti Se due bunch di n particelle circolano con frequenza f, la luminosità al punto di intersezione è: L= 2 n f A: area della sezione trasversa dell'intersezione tra i fasci A Per due fasci gaussiani con k bunch aventi rispettivamente n1 e n2 particelle per bunch L σx(σy): RMS della dimensione k n 1 n2 f orizzontale (verticale) 4 x y 45

46 Anelli di accumulazione Wideroe nel 1943 propone di utilizzare collisioni frontali di due fasci per sfruttare al meglio l energia cinetica disponibile Kerst, O Neill e altri nel 1956, visti i progressi nell intensita dei fasci prodotti dai sincrotroni, propongono collisioni p-p ed e-e Nel 1957 O Neill e altri iniziano il progetto del Princeton-Stanford e-e- Collider, che ottiene i primi fasci accumulati nel 1962 con 500 MeV per fascio B. Touschek a Frascati propone nel 1960 il primo Anello di Accumulazione e+e- AdA, utilizzando come iniettore l elettrosincrotrone da 1.1 GeV (e in seguito il sincrotrone da 2 GeV di Orsay) 46

47 ADONE a Frascati Progetto iniziato nel 1961 Inizio costruzione nel 1963 Primi risultati di fisica nel 1968 Molti problemi di fisica degli acceleratori (instabilita ) affrontati e risolti Energia: GeV (appena sotto la soglia per la produzione di J/ B. Touschek 47

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49 Primo anello di accumulazionel anello ISR (p p) al CERN p-p Progetto iniziato nel 1965 In funzione nel 1971 Energia: GeV Correnti record: 57 A per fascio S. Van der Meer invento per l ISR il raffreddamento stocastico (tecnica per smorzare le fluttuazioni casuali di densita del fascio) che venne poi utilizzato nel collisionatore protone-antiprotone del CERN (S. Van der Meer ottenne il premio Nobel nel 1984 con C. Rubbia) 49

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51 LEP al CERN di Ginevra

52 7 TeV per fascio 450 GeV 28 GeV 52

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54 Un Diagramma incremento di dell energia degli 3 ordini di acceleratori dal grandezza ogni anni al 2010 LEP HERA ISR SppS TEVATRON LHC (Livingston Chart) 54

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56 Acceleratori: oltre la ricerca I sistemi di accelerazione dedicati alla ricerca sono solo il 6.7% del totale La maggioranza e dedicata alla medicina e all industria 56

57 Uso degli acceleratori Fisica delle alte energie Fisica atomica e nucleare (LEAR-> antiidrogeno) Sorgenti di radiazione di sincrotrone Fisica dello stato solido Chimica Biologia Ospedali (adroterapia per alcuni tumori) Industria Trattamento di superfici Sterilizzazione 57

58 Il futuro VLHC 95 km 2 anelli B=12 T n= km 2 anelli B=2 T n= MUON COLLIDER Collider per leptoni senza radiazione di sincrotrone Difficoltà tecniche: sorgenti per muoni vita media del muone =2.2 s Linear colliders (500 GeV-3 TeV) (USA/Giappone Germania CERN) 58

59 ILC: international linear collider Energie previste: 500 GeV in un primo stadio, 1000 GeV in un secondo tempo Lunghezza ~ 10 volte quella di SLAC Sito non ancora deciso 59

60 Caratteristiche generali di LHC Duoplasmatron (300mA) RFQ Linac 2 92 kev 750 kev 50 MeV PSB 1.4 GeV PS 28 GeV SPS LHC: (180mA) 450 GeV Guadagno rispetto allo stadio precedente RFQ: 8.2 Linac: 66.7 PSB: 28 PS: 20 SPS: 16 LHC: TeV 60

61 La sorgente di protoni: il duoplasmatron L'idrogeno, posto in una camera con elettroni, viene dissociato e forma un plasma confinato da campi magnetici Il plasma viene estratto attraverso l'anodo Il Duoplasmatron opera a 100 kv Gas feed canal anode cathode 61

62 Il Linac corrente di fascio: 180 ma (192 ma) pulse length: 30 µs (120+ µs) Energia finale del fascio: 50 MeV 62

63 Proton Synchrotron Booster (PSB) La linea di fascio to dal Linac al PSB è di 80 m 20 quadrupoli per la focalizzazione 2 magneti deflettenti e 8 magneti per pilotare il fascio Sincrotrone a 16 sezioni Magneti deflettenti Magneti focalizzanti Cavità RF per l'accelerazione L'energia viene portata da 50 MeV a 1.4 GeV (prima di LHC era 1 GeV) 63

64 Il PS (Proton Synchrotron) Il PS accelera i protoni a 28 GeV Upgrade per lavorare con RF a 40 and 80 MHz, separazione tra bunch di 25 ns 64

65 SPS (Super Proton Synchrotron) E' l'ultimo acceleratore prima di LHC Accelera i protoni a 450 GeV Upgrade del sistema di iniezione (precedentemente era stato usato come sistema di iniezione del LEP) e dei sistemi di radiofrequenza (200, 400, 800 MHz) 65

66 LHC (Large Hadron Collider) Farà collidere fasci di protoni, ciascuno con un'energia di 7 TeV,che ruotano in senso opposto (sqrt(s)=14 TeV) Per Pb-Pb, Ebeam=2.76 TeV per nucleone 27 km di circonferenza L'intero sistema deve essere tenuto a bassa temperatura Cavita' a RF a 400 MHz 1232 dipoli per la deflessione del fascio 386 quadrupoli per la focalizzazione ~7000 piccoli magneti che effettuano correzioni 66

67 Schema di LHC Simmetria per ottanti ereditata da LEP Quattro punti di collisione ATLAS CMS ALICE LHCb Luminosità a regime in protoni ~1034cm-2s-1 Frequenza di collisione dei bunch di protoni: 25 ns 67

68 I dipoli di LHC 1232 dipoli ciascuno lungo 15 m I dipoli sono tenuti a temperatura criogenica B=8.33 T T= 1.9 K Quenching dei magneti: problema fondamentale beam dump di 7 TeV in una singola rivoluzione 690 MJ dissipati in 89 s! 68

69 Caratteristiche dei dipoli di LHC 69

70 Una cavità a radiofrequenza Sistema di cavità RF superconduttrici a 400 MHz 70

71 Parametri del fascio Per chi ne vuole sapere di piu': div.web.cern.ch/ab div/publications/lhc DesignReport.html 71