Higgs-dependence Day

Sono le cinque del mattino del 4 luglio 2012.

Mi sono svegliato molto più presto del solito, oggi è un giorno speciale. Se non arrivo abbastanza presto al laboratorio, sono certo che non riuscirò ad entrare nell’auditorium dove si terrà la conferenza. È prevista per le undici del mattino, ma le porte apriranno alle sette. Da quello che ho sentito, molti studenti hanno pianificato di dormire con i sacchi a pelo davanti all’ingresso, per essere certi di trovare un posto a sedere. Conoscendoli, penso che sia vero: un’occasione del genere non si perde.

Le due caffettiere sono pronte. Una la bevo, il contenuto dell’altra finisce nel thermos: meglio essere ben svegli quando inizierà la conferenza. (...)

Oggi il bosone di Higgs compie quattro anni. Il mio racconto del 4 luglio 2012 è finito in Particelle Familiari, all'inizio del sesto capitolo, "La scoperta di un bosone". Ma questo voi lo sapete di sicuro, chi di voi non ha letto il libretto che ho scritto per raccontare il mestiere che faccio?

Se per caso non aveste letto Particelle Familiari, ho pensato di regalarvene un pezzetto. Quattro pagine, proprio quelle che iniziano il capitolo che racconta la scoperta del bosone di Higgs: le potete scaricare qui. E se la storia dovesse piacervi, non è mai troppo tardi per regalarvi (o regalare) il libro, che è persino uscito in versione economica!

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Buon compleanno bosone di Higgs!

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Quattro anni fa quello stesso giorno, in un gremitissimo Auditorium del CERN, ATLAS e CMS annunciavano al mondo la scoperta di una nuova particella, che già allora assomigliava parecchio al bosone di Higgs. Negli anni che sono seguiti abbiamo imparato a fare amicizia con questo nuovo oggetto, ne abbiamo misurato le proprietà cone sempre maggiore precisione, e siamo arrivato a convincerci che, se non il bosone di Higgs (nel senso dell'unico bosone previsto dall'incarnazione più semplice del campo di Higgs che uno può immaginare per il Modello Standard), questo oggetto è sicuramente un bosone di Higgs.

Quattro anni sono una vita, e tra allora e oggi sono successe tante cose, sul lavoro, a casa, sulle pagine di questo sito. Erano tempi in cui scrivevo molto di più su Borborigmi: certo, il 4 luglio 2012 è stata una giornata particolare e irripetibile, ma pensate che allora avevo scritto ben 6 articoli in un giorno, tra la sera prima e la fine dell'evento. Se non eravate ancora assidui frequentatori di Borborigmi, magari potrebbe interessarvi andare a rileggervi, per rivivere a distanza l'eccitazione di quelle ore. Eccoli qui:

Nelle settimane e mesi dopo l'annuncio ne sono poi seguiti molti altri, vi lasco andare a scavare da soli nelle viscere le blog.

Oggi al ristorante del CERN si celebra il compleanno del bosone di Higgs in un modo particolare. Seguendo un'iniziativa nata in una pizzeria di Napoli dalle chiacchiere tra un fisico italiano, Pierluigi Paolucci, e il presidente dell'INFN Fernando Ferroni, verranno realizzate della pizze ispirate alla scoperta del bosone di Higgs. In effetti. la simmetria circolare della pizza e dei suoi ingredienti ricorda un event display delle collisioni nei rivelatori di LHC. Ecco allora che una pizza al salamino rappresenterà un evento dove un candidato bosone di Higgs decade in due fotoni, mentre quella vegetariana mostrerà il possibile decadimento in due bosoni Z, che si disintegrano a loro volta un una coppia muone-antimuone ciascuno. Vi allego le ricette, un paio di foto dal gruppo Facebook dell'evento, e gli event display che rappresenterebbero. Peccato solo per gli asparagi: capisco la necessità si rappresentare i fasci di protoni, ma poco centrano con la simmetria circolare dei rivelatori (i fasci arrivano perpendicolari alla pizza!), e poi, a chi piace la pizza agli asparagi?

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Che cos'è un femtobarn (inverso)?

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Dopo che ho pubblicato l'articoletto di venerdì sullo stato di LHC e le collisioni prodotte, ho continuato a ripetermi che avrei dovuto spiegare che cos'era un femtobarn inverso, l'unità di misura della luminosità integrata fornita dall'acceleratore, ovvero della qualità di collisioni prodotte. Mi sono arrovellato per qualche giorno, perché era convinto di aver già scritto qualcosa di simile nel passato.

Dopo una ricerca su Borborigmi, il mio io del passato ha confermato il mio sospetto. Nel 2009 avevo già scritto un bello spiegone, che trovate sotto il titolo altisonante di "Più è luminoso, più saranno gli eventi (interessanti)". Visti i tempi che corrono, credo che per curiosi e nuovi arrivati valga la pena andare a (ri)leggerlo.

(Quella qui sotto è una slide di un corso per laureandi e dottorandi che tengo ormai da tre anni: a volte per capire un concetto non serve matematica complicata.)

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In pausa (per poco)

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Le immagini dicono tutto, dettagli e interpretazioni nell'articolo di venerdì scorso. Vi basti sapere che le collisioni fornite da LHC nel 2016 sono ormai quasi tante quante quelle raccolte nel 2015.

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Sempre più dati da LHC (e la tensione cresce)

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Quello che vedete qui sopra è uno stralcio di una versione recente del programma delle operazioni di LHC per Aprile, Maggio e Giugno. Se aguzzate la vista e cercate la data di oggi, vedrete che dovremmo essere nel bel mezzo di un periodo chiamato MD, "Machine Development 1". Doveva trattarsi della prima settimana dopo la riannessione dell'acceleratore dedicata a mettere a punto i parametri della macchina, periodo durante il quale i fasci sarebbero circolati, ma non avremmo preso dati. Il MD1 sarebbe stato seguito da alcuni giorni di TS1, "Technical Stop 1", un'altro periodo di manutenzione, questa volta con l'acceleratore completamente spento. Qui sotto vedete invece la versione aggiornata del programma, approvata all'inizio di questa settimana. Il MD1 è scomparso, e il TS1 è stato ridotto a soli due giorni. Perché mai?

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La verità è che, nonostante alcuni piccoli incidenti di percorso, LHC sta funzionando veramente molto bene. Dall'inizio delle operazione del 2016 abbiamo raccolto circa 1.6 femtobarn inversi, più o meno la metà dei dati presi nel 2015, quelli in cui abbiamo trovato una possibile flebile traccia di una nuova particella. Un sacco di dati, dunque, raccolti molto in fretta.

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Per confermare o smentire questa possibile scoperta, i dati del 2016 sono fondamentali. Se l'eccesso di eventi con coppie di fotoni visto nel 2015 dovesse ripresentarsi nei dati del 2016, potrebbe arrivare il momento in cui potremmo potenzialmente annunciare una nuova scoperta. O, al contrario, se l'eccesso dovesse scomparire, potremmo chiudere questo capitolo archiviandolo come una fluttuazione statistica. Per poterci pronunciare in una direzione o l'altra, dobbiamo raccogliere nel 2016 una quantità di dati variabile tra 2 e più di 10 femtobarn inversi: il primo scenario, quello in cui l'eccesso del 2015 sarebbe un vero segnale di nuova fisica, e basterebbero dunque pochi dati per confermarlo, è chiaramente dietro l'angolo! Ecco perché il CERN ha deciso di rimandare i periodi di manutenzione, per arrivare il più in fretta possibile, e possibilmente già entro metà giugno, ad avere una quantità di dati sufficienti per una prima analisi che sia significativa.

Il che vi lascia immaginare come stia salendo la pressione da queste parti. Potremmo ritrovarci a dover dire qualcosa nel giro di una decina di giorni, e vi assicuro che, a ridosso di scadenze così fondamentali, non ci sente mai pronti, anzi. Al lavoro!

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  • Mi chiamo Marco Delmastro, sono un fisico delle particelle che lavora all'esperimento ATLAS al CERN di Ginevra.

    Su Borborigmi di un fisico renitente divago di vita all'estero lontani dall'Italia, fisica delle particelle e divulgazione scientifica, ricerca fondamentale, tecnologia e comunicazione nel mondo digitale, educazione, militanza quotidiana e altre amenità.

    Ho scritto un libro, Particelle familiari, che prova a raccontare cosa faccio di mestiere, e perché.

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