ginevra2

massa2

1 joule = 107 erg
eV =(elettronvolt) = 1.6*10-12 erg = 1.6 * 10-19 joule
Mev (megaelettronvolt) = 106 eV
Gev (gigaelettronvolt) = 1000 Mev = 109 eV
Tev (teraelettronvolt) = 1000 Gev = 1012 eV

misure di massa, energia equivalente
elettronvolt eV
megaelettronvolt Mev = un milione di eV
gigaelettronvolt Gev = un miliardo di eV = mille Mev
teraelettronvolt Tev = mille miliardi di Ev = u miliardo di Mev = 1000 Gev

massa a riposo elettrone (positrone) :0.5 Mev
massa a riposo protone (antiprotone) 939 Mev (0.939 Gev)
massa a riposo neutrone 939.57 Mev (0.940 Gev)
massa riposo (ipotetica) del bosone di Higgs (tra 100 GeV e 200 GeV)

massa a riposo di mesoni (generici:media) :0.140 Gev
massa a riposo di kaoni (generici:media) :0.49 Gev
massa a riposo di Y :9.46 Gev

massa a riposo bosone W :81 Gev
massa a riposo bosone Z :93 Gev
massa a riposo pione : 140 Mev
massa a riposo Muoni (mesoni) :105 Mev

Notare come la massa dei neutroni e protoni risulta molto diversa dalla somma delle masse dei quark,
costituenti :essa deriva dalla loro energia di confinamento (vedi anche massa4)

quark	massa	barioni	somma quark	reale
up u	2 Mev	protone	uud=9 Mev	939 Mev
down d	5 Mev	neutrone	udd=12 Mev	940 Mev
charm c	1.25 Gev
strange s	95 Mev
top t	171 Gev
bottom b	4.2 Gev

disponendo di quantità di energia sufficientemente elevata si può cercare
di ottenere particelle con massa equivalente alla energia che viene utilizzata
sempre secondo la relazione
E = m * c^2
per creare un elettrone occorrono 0.5 Mev di energia
per creare un protone occorrono 939 Mev (circa 1 Gev)
per creare particelle con massa maggiore
occorrono energie in Gev proporzionatamente superiori

funzione degli acceleratori di particelle (elettroni, positroni, protoni, antiprotoni, ioni vari)
fornire elevate velocità (prossime a quelle della luca) alle particelle per aumentare la loro energia
cinetica e quindi anche la loro massa rispetto a quella che hanno a riposo.

l'urto delle particelle accelerate può avvenire contro bersaglio solido, fermo, oppure contro altre
particelle accelerate e mobili in senso opposto:l'energia liberata nella collisione (con eventuale annichilazione)
può originare altre particelle (in genere molto instabili) che a loro volta possono decadere in altre particelle:
la loro presenza può essere rivelata mediante opportuni strumenti (rivelatori).
(esempio:camera a bolle, camera a nebbia..)

Lo schema di principio dei grandi rivelatori:
vari strati concentrici misurano diverse particelle
e le loro proprietà per ricostruire al meglio ciò che si è prodotto nell’urto protone-protone.
Nelle interazioni ad alta energia, infatti, non si produrrà direttamente la materia oscura, ma particelle più pesanti.
Le nuove particelle sono instabili e si disintegrano in un tempo infinitesimo,
trasformandosi in altre particelle note e nella particella candidata a essere la materia oscura.
Il lavoro dei fisici, è proprio quello di rivelare e misurare i prodotti della disintegrazione
delle particelle pesanti prodotte in ciascuna collisione e, da qui, risalire alla loro proprietà
e all’identificazione della eventuale particella di materia oscura che sfugge dal rivelatore.
I rivelatori sono progettati con una struttura a strati concentrici attorno al punto
in cui avviene l’urto all’interno di un tubo di qualche centimetro di diametro,
e ogni strato è concepito per rivelare le caratteristiche delle particelle che lo attraversano
(ad esempio carica, velocità, energia, quantità di moto),
fino a ricostruire nel modo più dettagliato possibile la realtà che si è venuta a creare dopo l’urto.

il tratto punteggiato (non compare nella fotografia) corrisponde al passaggio
di una particella neutra g ,che decade originando h-k
si deducono le sue proprietà in funzione di quelle delle particelle create h-k

interpretazione e descrizione :la linea tratteggiata indica la traiettoria non visbile nella immagine

fotografia della immagine della camera a bolle e sua interpretazione
le linee tratteggiate corrispondono a traiettorie che non compaiono nella immagine

Gli acceleratori presentano :
* un condotto (lineare o circolare) nel quale si deve mantenere un vuoto massimo
per impedire interazioni con le particelle che lo devono percorrere
* un insieme di magneti mantenuti a temperature molto basse (circa 2-3 K°) per sfruttare
la supercoduttività che rende praticamente nulla la resistenza al passaggio della corrente
elettrica aumentando il rendimento nella alimentazione dei magneti, per confinare e
accelerare le particelle introdotte
*serie di rivelatori di particelle in prossimità dei punti di collisione
*serie di computer per la raccolta ed elaborazione dei dati

acceleratore lineare con bersaglio fisso (vedi diapositiva con powerpoint)

doppio acceleratore lineare con particelle accelerate in senso opposto (diapositiva powerpoint)

PETRA (Positron Electron Tandem Ring Accelerator:Amburgo)::acceleratore di elettroni e positroni (circolare)

CERN (Ginevra:Consiglio Europeo per la Ricerca Nucleare) acceleratore di protoni

LEP (Ginevra:Large Electron Positron) :acceleratore di elettroni e positroni (140-180 GeV + 140-180 Gev >>> 240-360 Gev)
(circolare 27 Km sotto lago di Ginevra):fine 2000 > rivela particella di Higgs ? con circa 115 GeV
(fine attività:radiazione di sincrotrone e perdita di rendimento)

FNAL (Chicago:Fermi National Accelerator Laboratory:Fermilab) :acceleratore di protoni, circolare

SLAC (Stanford Linear Accelerator CEnter:California) acceleratore di eletettroni, positroni
linac di 3 km : scontro tra elettroni e positroni a 50 Gev

DESY (Deutsches Elektronen-Synkrotron :Amburgo): acceleratore di elettroni, positroni

HERA (Amburgo: Hadron-Elektron-Ring-Anlage: 6 Km di galleria) :acceleratore di elettroni e protoni
doppio anello di accumulazione:per elettroni (30 GeV) e per protoni(800 Gev)