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Introduzione allaIntroduzione allaFisica delle Particelle Fisica delle Particelle
ElementariElementari
Marcello RotondoUniversità & INFN Padova
2Lo ScopoLo ScopoLa Fisica delle particelle affronta le domande fondamentali della storia del pensiero umano
Come funziona l'Universo? Da dove viene e dove va?
Di cosa è fatta la materia? Come si muovono i costituenti della materia e cosa li muove?
Il fine è:
Identificare i costituenti fondamentali della materia
Per elementi fondamentali intendiamo oggetti semplici e privi di struttura interna
Identificare le forze che si sviluppano tra essi
Ricreare in Laboratorio particelle estinte dai primi istanti del Big Bang e capire i meccanismi all'origine dell'Universo
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Costituenti della materiaCostituenti della materia
10-10m - 10-8m ~10-10 m ~10-14 m ~10-15 m
Non sono note sottostrutture d< 10-20 m
Tutta la materia stabile attorno a noi può essere descritta usando l'elettrone e due tipi di quarks
d
u u
u
d dProtone Neutrone
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Costituenti della materiaCostituenti della materia
10-10m - 10-8m ~10-10 m ~10-14 m ~10-15 m
Tutta la materia stabile attorno a noi può essere descritta usando l'elettrone e due tipi di quarks
d
u u
u
d dProtone Neutrone u
d
eCarica 2/3
-1/3
Carica -1
Quarks Leptone
Cominciamo a classificare
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Costituenti della materiaCostituenti della materia
10-10m - 10-8m ~10-10 m ~10-14 m ~10-15 m
Come siamo arrivati a capire la struttura intima della materia?
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Costituenti della materiaCostituenti della materia
10-10m - 10-8m ~10-10 m ~10-14 m ~10-15 m
Grazie allo Sviluppo di strumenti che hanno permesso all'uomo di sondare sempre più l'infinitamente piccolo
7Qualche regola del giocoQualche regola del gioco
Quantita' di Moto :
p=mv
1−v /c 2
Energia :
E=cp2mc22
II Principio della dinamica:
F=d pdt
Velocità della luce nel vuoto c=3 · 108 m/s
8Le regoleLe regole
Quantita' di Moto :
p=mv
1−v /c 2
Energia :
E=cp2mc22
II Principio della dinamica:
F=d pdt
Particella a riposo(p = 0)
E=mc2
E≃cpParticella
Ultarelativistica(p >> m)
Velocità della luce nel vuoto c=3 · 108 m/s
9 Le unità di misura Le unità di misura L'unita' di misura dell'energia delle particelle elementari e' l'elettronVolt: 1 eV = 1.60217657 x 10-19 Joule
Corrisponde all'energia cinetica acquisita da un elettrone sottoposto alla differenza di potenziale di 1 Volt
DV=9 V+-
La quantita' di moto si esprime in eV/c
La massa si esprime in eV/c2
Me = 9.11x10-31 Kg = 0.511x106 eV/c2 ~ ½ MeV/c2
Mp = 1.67x10-27 Kg = 0.939x109 eV/c2 ~ 1 GeV/c2
Ekin = 9 eVe
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Ancora sulle unità di misuraAncora sulle unità di misuraIn fisica delle particelle spesso si pone c=1. Questo permette delle enormi semplificazioni, come conseguenza: masse, energie, quantità di moto si misurano in eV
che pero' e' una unità piccolissima, per cui spesso si usano i multipli
KeV, MeV, GeV, TeVEnergia dei fotoni nello spetto visibile
Il fotone e' la particella associata al campo elettromagnetico. Noi diremo che il fotone e' il mediatore delle interazioni elettromagnetiche
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... e la temperatura ... e la temperatura Possiamo misurare anche la temperatura in eV!
Del resto la temperatura e' semplicemente proporzionale all'energia cinetica media delle molecole di una certa sostanza
T = 0.01 eV
T = 1 KeV
Intuitivamente: quando la temperatura supera la massa di una certa particella, le collisioni hanno energia sufficiente per creare quella particella
All'interno del sole non si ha energia sufficiente per produrre un elettrone Me=1/2 MeV
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... e la temperatura ... e la temperatura Possiamo misurare anche la temperatura in eV!
Del resto la temperatura e' semplicemente l'energia cinetica media delle molecole di una certa sostanza
T = 0.01 eV
T = 1 KeV
Intuitivamente: quando la temperatura supera la massa di una certa particella, le collisioni hanno energia sufficiente per creare quella particella
All'interno del sole non si ha energia sufficiente per produrre un elettrone Me=1/2 MeV
T = 1 KeV
Servono potenti acceleratori per
avere collisioni sufficientemente
energetiche da creare particelle massive!
... ci torneremo dopo...
13I rivelatori: la ionizzazioneI rivelatori: la ionizzazioneSe una particella carica (e, p...) attraversa un mezzo strappa gli elettroni esterni dagli atomi, che restano ionizzati
Elettroni e ioni creano una sorta di “scia” attorno alla traiettoria della particella
Camera a NebbiaDispositivo Elettronico
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Camera a nebbia low costCamera a nebbia low cost
/Users/marcello/WORK/talks/IntroParticle2015/first.m4v
Camera realizzata in laboratorio per scopi didattici con pochissimi mezzi
Co60 → Ni60* → Ni60 + g(~1 MeV)
Scia di vapore condensato
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Camera a nebbia: effetto ComptonCamera a nebbia: effetto Compton
Da dove vieneQuesta particella Ionizzante (carica)?
Effetto Compton
I fotoni hanno quantità di moto p=E/c
Descrizione matematicaIn termini di diagrammi di Feynman
tempo
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Rivelatore di particelle ... in tascaRivelatore di particelle ... in tasca
La webcam: piccolo wafer di silicio che funziona da rivelatore di fotoni (luce)
Permette anche di rilevare particelle cariche!
Grazie al GPS fornisce il tempo e la posizione del passaggio e le informazioni possono esere condivise
http://wipac.wisc.edu/deco
(esistono altri progetti simili)
17La misura di PLa misura di PQuantita' di moto (momento):
p=mv
1−v2/c2Una particella di carica q in moto con momento p un campo magnetico uniforme B descrive una circonferenza di raggio r :
18Gli elettroni (1897)Gli elettroni (1897)Fasci di particelle di carica negativa vengono facilmente estratti da superfici metalliche riscaldate (emissione termoionica)
Thomson misurò q/m e dedusse che i portatori di carica sono tutti uguali: elettroni
Combinando le misure di moto in campo magnetico con le misure di Millikan si determinano la massa e la carica dell'elettrone
Tutte le particelle elementari hanno carica in modulo pari a multipli interi di e
Me = 9.109x10-31 kg = 0.511 MeV/c2 q = -1.6021x10-19 C = -e
Apparato di J. J. Thomson
F=qE
F=qvxB
19I nucleiI nuclei
La materia tuttavia e' neutra
Come sono distribuite le cariche (positive e negative) al suo interno ?
Nota: le particelle sono cosi' minuscole che non possono essere osservate dal piu' preciso microscopio ottico
Come possiamo risolvere la struttura della materia ?
20L 'esperimento di Rutherford (1910)L 'esperimento di Rutherford (1910)
Sonda: particelle a ( q = 2 e, m ~ 8000 me )
prodotte da sorgenti radioattive
Bersaglio: sottile lamina d'oro
Misura: la deflessione delle particelle dopo l'urto
Dobbiamo abbandonare l’idea di avere una immagine della materia a dimensioni subatomiche
21Il pregiudizio: modello di ThomsonIl pregiudizio: modello di Thomson
Il panettone: la carica positiva e' distribuita uniformemente su una sfera su cui sono incastonati gli elettroni
Predizione: le particelle a non subiscono apprezzabili deviazioni
22La misura : il risultatoLa misura : il risultato
Si osservano particelle deviate a grande angolo !
La carica positiva deve essere concentrata
RAtomo
~ 10-10 m
RNucleo
~ 10-15 m ~ 1/100 000 RAtomo
Angle q
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La struttura del nucleoLa struttura del nucleo
Le cariche positive (protoni, qp=+e, m
p~2000
me ), non possono dar luogo da sole ad una
nucleo stabile (repulsione elettrostatica - Coulombiana)
Servono:dei moderatori (neutroni, q
n=0, m
n~ m
p ~ 1 GeV /c2 osservati
da Chadwick nel 1932)un nuovo collante: la Forza Nucleare Forte
Definizione:ADRONI: tutte le particelle sensibili alla Forza Nucleare Forte (protoni, neutroni e molti altri ) Gli elettroni non sono adroni, ma leptoni
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Materia dall'energia? L'antimateriaMateria dall'energia? L'antimateria
Ma non posso creare un elettrone dal nulla! Altrimenti violo la conservazione della carica e del momento angolare
Paul Dirac
Tu puoi creare un elettrone se SIMULTANEAMENTE crei una particella con carica opposta e momento angolare opposto... il positione, cioè l antimateria!
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Materia dall'energia? antimateriaMateria dall'energia? antimateria
Ma non posso creare un elettrone dal nulla! Altrimenti violo la conservazione della carica e del momento angolare
Paul Dirac
Hobbes
Tu puoi creare un elettrone se SIMULTANEAMENTE crei una particella con carica opposta e momento angolare opposto... il positione, cioè l antimateria!
E=E e− E e =M ec22cpe−
2M e c22cpe 2
Positrone scoperto da C. Anderson nei raggi cosmici con una camera a nebbia (1932)
e -
g e +
Fotoneincidente
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Applicazioni Pratiche dell'antimateriaApplicazioni Pratiche dell'antimateria
Positron Emission Tomography scans: PET
8O15 decade con una vita media di 2min, non esiste in natura!
Viene prodotto bombardando 7N14 con protoni/deutoni provenienti da un acceleratore prossimo
al centro in cui si effettua la PET (vengono usati anche altri nuclei)
27Una sorgente naturaleUna sorgente naturaleDecadimenti radioattivi: poco energetici (< 10 MeV)
I fisici scoprono che in natura vi e' una copiosa sorgente di particelle di alta energia: i raggi cosmici
Protoni dallo spazioCollisione con le molecole dell'aria
Soprattutto muoni ~200Hz/m2
Nei raggi cosmici secondari viene scoperto il muone m!
non previsto da nessuno: caratteristiche simili all'elettrone
28Una sorgente naturaleUna sorgente naturaleDecadimenti radioattivi: poco energetici (< 10 MeV)
I fisici scoprono che in natura vi e' una copiosa sorgente di particelle di alta energia: i raggi cosmici
Protoni dallo spazioCollisione con le molecole dell'aria
Soprattutto muoni ~200Hz/m2
Nei raggi cosmici secondari viene scoperto il muone m!
non previsto da nessuno: caratteristiche simili all'elettrone
I. Rabi
Who ordered that?
29AcceleratoriAcceleratoriLo sviluppo di acceleratori di particelle consente di riprodurre artificialmente queste particelle e osservarne le tracce nei rivelatori
Per creare particelle di massa sempre maggiore servono acceleratori sempre piu' potenti
Bersaglio
Rivelatori
Proiettile
L'acceleratore domestico: tubo catodico (una volta ci permetteva di vedere la TV)
DV~20kV → Ee~20KeV
30Acceleratori CircolariAcceleratori CircolariLe particelle vengono costrette su di un'orbita circolare mediante dei magneti
Incontrano piu' volte le cavita'e ricevono un “calcio” ad ogni passaggio, fino a raggiungere l'energia massima
Cariche elettriche fatte curvare “irradiano” energia e decelerano
Servono quindi grandi dimensioni per tenere piccola la perdita di energia
Facendo circolare in senso opposto particelle e antiparticelle è possibile farle scontrare: studiare cosa viene generato nell'anichilazione
Partcella Anti-Partcella
RivelatoreEcm = 2 x Efascio
31La fauna multiformeLa fauna multiformeCon i nuovi acceleratori e i nuovi rivelatori (camere a bolla), a disposizione dei fisici delle particelle, negli anni '50-'60 vengono scoperte e studiate:
una miriade di particelle cariche e neutre (svariate centinaia di stati osservati e catalogati a tutt'oggi) :
Interazione Debole
leptoni
A parte l'elettrone e il muone, tutte le altre sono adroni
32Dov'è l'ordine?Dov'è l'ordine?Come ci spieghiamo la fauna adronica ?
Scoperta delle particelle 'strane': introduzione del concetto di stranezza (S)
Si osservano delle simmetrie nei processi di produzione e nei decadimenti
Esiste un principio unitario, (simmetria) sotto l'apparente molteplicita' ?
Torniamo ai classici:
principio unitario (l'atomo) che soggiace all'apparente molteplicita' degli elementi
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Un po' di ordine!Un po' di ordine!1961 Gell-Mann e Ne'eman ebbero per la fisica delle particelle lo stesso ruolo che Mendeleev 100 anni prima ebbe con gli atomi “fondamentali”
Sestetto di Mesoni Decupletto di Barioni
La particella W fu predetta dal modello e scoperta nel 1964
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Three Quarks for Muster MarkThree Quarks for Muster MarkGell-Mann e Zweig (1964): Ogni adrone e' ottenuto combinando dei costituenti fondamentali (i quark), che formano le particelle osservabili
3 quarks (up,down,strange) con carica (2/3,-1/3, -1/3)e
Mesoni, coppie quark-antiquark a spin intero
Barioni, terne di quark (o anti-quark) a spin semintero
Altri quark sono stati scoperti in seguito
1973 : scoperto il charm
1977 : scoperto il bottom
1994 : scoperto il top
... per un totale di sei quark!
Struttura dell'W- e': sss
Ma i quark sono solo un trucco matematicoo sono reali???
35Torniamo a RutherfordTorniamo a Rutherford
Come Rutherford (ma a energie molto piu' alte), 50 anni dopo
Bombardo nuclei H (protoni) con sonde puntiformi (e) e studio la struttura del nucleone
Le misure dell'angolo di diffusione dell'e mostrano che il protone e' composto da (tre) corpi puntiformi : i quark !
I quark esitono!
Ma non esistono liberi
Distribuzione Continua
I quark nel protone
elettroni
bersaglio diprotoni
36I Costituenti FondamentaliI Costituenti Fondamentali
La materia consiste di 12 particelle elementari, 6 leptoni e 6 quark, che raggruppiamo in 3 famiglie (generazioni), di massa crescente
La materia ordinaria e' formata solo dalla prima generazione
La forza tra le particelle di materia e' trasmessa (mediata) da altre particelle, i cosiddetti campi di Gauge
Particelle mediatrici di forza
Ogni tipo di mediatore agisce mediante uno o più particelle mediatrici di forza
37I Costituenti FondamentaliI Costituenti Fondamentali
La materia consiste di 12 particelle elementari, 6 leptoni e 6 quark, che raggruppiamo in 3 famiglie (generazioni), di massa crescente
La materia ordinaria e' formata solo dalla prima generazione
La forza tra le particelle di materia e' trasmessa (mediata) da altre particelle, i cosiddetti campi di Gauge
Particelle mediatrici di forza
Ogni tipo di mediatore agisce mediante uno o più particelle mediatrici di forza
Spin intero S=1Bosoni
Particelle mediatrici di forza
Ogni tipo di mediatore agisce mediante uno o più particelle mediatrici di forza
Spin semi-intero S=1/2Fermioni
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Interazione ElettroMagneticaInterazione ElettroMagneticaSolo particelle cariche (quark, adroni carichi, e leptoni)
Mediata dal fotone (quanto di luce), che ha massa nulla
In base alla loro energia i fotoni sono distinti come: raggi gamma, raggi X, luce (visibile), microonde, onde radio, etc.
Di conseguenza, potenziale a lungo raggio, e tutta la fenomenologia nota da Maxwell in poi
V r=1
4 0
qr
Tiene insieme gli atomie le molecole
39Le Interazioni DeboliLe Interazioni DeboliRiguardano tutte le particelle di materia
Mediate da due particelle molto “pesanti”, la W (MW ~80 GeV ~ 80 M
p) e la
Z0 (MZ ~ 90 GeV ~ 90 M
p), scoperte al CERN nel 1980 (premio Nobel a C.
Rubbia)
Potenziale “a corto raggio”
Solo effetti “microscopici”:
Decadimenti beta di Nuclei radioattivi, dei leptoni m e t, e di tutti i quarks
n interagiscono solo debolmente e sono percio' difficili da osservare
Il decadimento del Neutrone
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Interazioni Forti Interazioni Forti Regolano l'interazione tra quark e garantiscono la stabilità degli adroni
Descritte dalla Cromodinamica Quantistica (QCD) :
8 mediatori di massa nulla: Gluoni
I gluoni e i quark hanno una carica di un nuovo tipo
carica di colore: ne esistono di 3 tipi diversi RGB
a differenza dei fotoni, i gluoni interagiscono tra loro, oltre che con i quark
Confinamento: i quark non riescono a vivere isolati...
Solo effetti microscopici ...
... ma di enorme importanza
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Il confinamento dei quarkIl confinamento dei quarkLa forza di colore diminuisce a piccole distanze e cresce al crescere della distanza: analogo al potenziale elastico
Cosa succede se si cerca di spezzare un adrone?
Se un quark viene allontanato, l'energia del campo cresce fino a che vi e' energia sufficiente per creare altre coppie quark-antiquark che si ricombinano per formare altri adroni
Cosa succede se Z0-> q q ?
I quark (e i gluoni) si manifestano in getti (jets). E' la manifestazione piu'spettacolare del confinamento
Z0->
Oh Oh !!!
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Interazione GravitazionaleInterazione Gravitazionale
La piu' evidente
La piu' antica
La meno nota :
Non esiste una teoria di campo gravitazionale quantistica soddifacente
Non si sono osservate ancora le onde gravitazionali
Esiste il gravitone ?
Perche' è così poco intensa?
Nei processi tra particelle i suoi effetti sono piccolissimi
43I Costituenti FondamentaliI Costituenti Fondamentali
I quark sono 6
Hanno carica frazionaria ma non sono mai stati osservati direttamente
I quark si riuniscono in adroni (combinazioni di 2 o 3 quarks...)
44I Costituenti FondamentaliI Costituenti Fondamentali
I Leptoni sono 6
3 hanno carica e 3 sono neutri
Il leptone più conosciuto è l'elettrone, gli altri due sono il muone (m) e il tau (t)
C'e' un neutrino per ogni lepone carico:
Hanno massa molto piccola (non nulla)
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Le Interazioni FondamentaliLe Interazioni Fondamentali
Gravitazione
tutte le particelle
Elettromagnetismo
solo particelle cariche
Interazione Debole
Tutte
Interazione Forte
solo i quark (e i loro compositi: adroni )
Trascurabile su scala
microscopica
Osservabili solo
su scale
microscopica
Mod ello St and ard
String a ? E xtra D imen sion i ? Su perG ?
Forza relativa
1
10-9
1/137
10-38
46Il Modello StandardIl Modello Standard
Proposto nel 1967 da Glashow, Salaam, Weinberg (piu' contributi di Cabibbo, Kobaiashi, Maskawa, t'Hooft ...)
Descrive efficacemente tutti le proprieta' delle particelle elementari osservate finora, in termini di Interazioni Deboli , Elettromagnetiche e Forti
Riconduce interazioni Deboli ed Elettromagnetiche ad un'unica origine (Teoria Elettrodebole)
Riesce a spiegare centinaia di particelle e interazioni complesse con poche particelle e interazioni fondamentali
La gravità non e' inclusa
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Il meccanismo di HiggsIl meccanismo di HiggsLe prime formulazioni di une teoria unificata che spiegasse le interazione elettromagnetica e debole, presentavano un problema fondamentale:
Non esisteva un meccanismo per generare le masse delle particelle
Tutte le particelle erano a massa nulla: si muovevano alla velocità della luce
Qual'e' l'origine della massa?
In particolare serviva un meccanismo che rompesse la simmetria tra fotone e mediatori W, Z dando massa a W/Z e lasciando senza massa il fotone: meccanismo di Higgs
Rottura spontanea di simmetria: lo stato di minima energia (il vuoto) non e' unico, ma ve ne sono infiniti possibili
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Il modello standard in formuleIl modello standard in formule
Campo di Higgs Potenziale di Higgs
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Massa delle particelleMassa delle particelle
Il campo di Higgs spiega anche il motivo per cui i quark e i leptoni carichi hanno massa
Dipende da quanto è forte l'accoppiamento con il campo f
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Il meccanismo di HiggsIl meccanismo di Higgs
fotonegluone
W/Z
topelettrone
neutrino
Tutte le particelle si muovono alla velocità della luce
f
51
Il meccanismo di HiggsIl meccanismo di Higgs
fotonegluone
W/Z
topelettrone
neutrino
Tutte le particelle si muovono alla velocità della luce
fotonegluone
W/Z
top
neutrino
Le particelle che hanno interazioni più forti hanno masse più grandi: serve un lavoro più grande per accelerarle e farle cambiare direzione.
elettrone
f f
Il campo di Higgs interagisce anche con se stesso, per cui I bosoni di Higgs sono dotati di massa
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Il meccanismo di HiggsIl meccanismo di Higgs
fotonegluone
W/Z
topelettrone
neutrino
Tutte le particelle si muovono alla velocità della luce
f f
d
u
W
W
H
Se iniettiamo nel campo abbastanza energiaNel momento giusto e al posto giusto Possiamo materializzare il bosone di Higgs(eccitazione del campo di Higgs)
53
Large Hadron ColliderLarge Hadron Collider
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Large Hadron ColliderLarge Hadron Collider
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ATLAS & CMSATLAS & CMS
Questi enormi rivelatori montati attorno ai punti di collisione p-p, permettono di ricostruire tutto ciò che è avvenuto nella collisione
LHC + ATLAS & CMS sono considerati la più colossale e complessa impresa della tecnologia umana
CMS: più di 2500 scienziati e ingegneri di 183 Università di 38 paesi
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Come posso cercare l'Higgs?Come posso cercare l'Higgs?Occorre prima produrlo e poi identificarlo tra tutte le particelle prodotte nelle collisioni
Il bosone di Higgs decade in diversi modi
L'efficacia della ricerca dipende
Dall'accoppiamento dell'Higgs con i prodotti
Dall'entità di processi parassiti simili al segnali: i protoni sono particelle composte quindi le topologie sono molto complesse
I processi parassiti sono molto piu' frequenti
Cercare “paglia” nel pagliaio: guardare in dettaglioogni pagliuzza!
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Come posso cercare l'Higgs?Come posso cercare l'Higgs?Occorre prima produrlo e poi identificarlo tra tutte le particelle prodotte nelle collisioni
Il bosone di Higgs decade in diversi modi
L'efficacia della ricerca dipende
Dall'accoppiamento dell'Higgs con i prodotti
Dall'entità di processi parassiti simili al segnali: i protoni sono particelle composte quindi le topologie sono molto complesse
I processi parassiti sono molto piu' frequenti
Cercare “paglia” nel pagliaio
I modi più promettentiH® gg, H®ZZ,
H®WW
Io lo cerco inH®bb e H®tt !!
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La massa invarianteLa massa invariante
H® gg
Combinazioni fotone-fotone casuali
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Scoperta dell'HiggsScoperta dell'Higgs
Si stanno studiando in dettaglio le proprità per confrontarle con le attese.... fin'ora non si è trovata nessuna discrepanza con il MSla nuova particella si comporta proprio come un Higgs!
60Higgs: una particella come le altre?Higgs: una particella come le altre?
- Il bosone di Higgs è la particellaassociata al campo f- Il campo f riempie tutto lo spazio- F non è un campo di materia e non è associato a nuove forze- H è uno scalare S=0
61
Attenzione.... Attenzione.... L'Higgs e' stato scoperto in H® gg ma i fotoni non hanno massa, come mai decade in una coppia di fotoni??
62
Attenzione.... Attenzione.... L'Higgs e' stato scoperto in H® gg ma i fotoni non hanno massa, come mai decade in una coppia di fotoni??
Processi virtuali
La massa del top è maggiore della massa dell'Higgs, però se i due top che siaccoppiano all'Higgs scompaiono prima che potenzialmente possano essere osservati allora il processo è permesso (una forma del principio di indeterminazione di Heisenbeg)
63
Attenzione.... Attenzione.... L'Higgs e' stato scoperto in H® gg ma i fotoni non hanno massa, come mai decade in una coppia di fotoni??
Processi virtuali
Puoi studiare decadimenti dominati da particelle virtuali e cercare differenze tra le
previsioni del MS e l'osservazione sperimentale!
Come potrei cercare particellemolto pesanti senza avere un acceleratore con energia sufficiente per produrle?
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La fisica dei mesoni con b: perché?La fisica dei mesoni con b: perché?Il quark b appartiene alla terza generazione: fa coppia con il t
E' il quark più pesante che può formare adroni: il top ha una massa molto grande, decade prima di formare adroni
Viene prodotto con una grandissima frequenza a LHC
E' possibile fare predizioni con ottima precisione di processi di decadimento di mesoni con b
Bs®m+m-
b
s
Mesone Bs
Esempio Notevole
Oltre alle particelledel MS potrebbero
contribuire altri particelle virtuali non
conosciute
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LHCb: un risultato di fisicaLHCb: un risultato di fisica
LHCb e' un rivelatore specializzato nello studio della fisica degli adroni con quark b e c
Osservazione del canale di decadimento Bs®m+m-
66Lo Stato dell'ArteLo Stato dell'ArteIl Modello Standard descrive precisamente le interazioni tra le particelle elementari
Siamo soddisfatti? NO
La massa dei neutrini deve ancora trovare una speigazione
Perche' 3 x 2 (particelle e antiparticelle) famiglie ?
Come includere la gravita' ?
Di cosa è fatta la Dark Matter? La Dark Energy ha qualche cosa a che fare con la fisica delle particelle?
Da cosa origina l'asimmetria materia-antimateria dell'Universo?
Budget Cosmico
Nota solo attraversoeffetti gravitazionali
Per spiegare l'accelerazionedell'universo
Questo e' quello che conosciamo!
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Limiti dell'immaginazione ?Limiti dell'immaginazione ?Supersimmetria: simmetria ipotizzata tra particelledi spin 1/2 e particelle a spin intero. Per ogni particella si ha un superpartner!
Superstringhe: le particelle sono stringhe vibranti a 10 dimensioni
Affascinate: non ha potere di fare predizioni
Extradimension: esistono altre dimensioni che non vediamo perché sono arrotolate su se stesse
GUT, leptoquarks,Technicolor, preoni,Sterile neutrino,....
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Stiamo cercando... Stiamo cercando...
... per oraniente!
69
James T. Kirk
Tra pochi mesi LHC riprenderà le operazioni: 7
TeV per fascio!
... ma la sete di conoscenza non si ... ma la sete di conoscenza non si fermaferma
“HEP… the Energy Frontier. These are the voyages of the accelerator LHC. Its >10 year mission to explore strange new worlds, to seek out new fundamental particles and new forces, to boldly go where no one has gone before.”
70
Per concluderePer concludereLa fisica delle particelle elementari e' affascinate
Potrebbe permetterci di capire come funziona il mondo e come è nato l'universo!
Le possibili scoperte possono cambiare la nostra immagine del mondo
71
Per concluderePer concludereLa fisica delle particelle elementari e' affascinate
Potrebbe permetterci di capire come funziona il mondo e come è nato l'universo!
Le possibili scoperte possono cambiare la nostra immagine del mondo
La Fisica ha bisogno di voi
Negli ultimi 50 anni abbiamo imparato molto
Ma servono nuove idee!
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Per concluderePer concludereLa fisica delle particelle elementari e' affascinate
Potrebbe permetterci di capire come funziona il mondo e come è nato l'universo!
Le possibili scoperte possono cambiare la nostra immagine del mondo
La Fisica ha bisogno di voi
Negli ultimi 50 anni abbiamo imparato molto
Ma servono nuove idee!
I fisici sono (per lo più J) persone normali MA affascinati dallo scoprire come funzionano le cose!
http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/en/lhcb-outreach/