1 femtobarn inverso a 7 TeV, e niente rischi

Dopo un mesetto di pausa passato a digerire i dati a 900 GeV e 2.36 TeV presi tra Novembre e Dicembre 2009, le operazioni di LHC tornano a essere d'attualità. La settimana scorsa c'è stato l'annuale meeting di Chamonix, quello un cui i macchinisti di LHC si ritrovano per fare il punto e decidere come operare nell'anno che viene. Quest'anno l'incontro era particolarmente importante: dopo i successi del run a bassa energia della fine del 2009, qui eravamo tutti in attesa di sapere a quale energia nel centro di massa avremo accesso nel 2010 (solo 7 TeV, o anche 10 TeV?) e quanti dati potremo raccogliere. Come sempre, le presentazioni del workshop sono disponibili a tutti sul web, e proprio oggi pomeriggio è in corso una serie di presentazioni riassuntive che i curiosi possono andare a guardarsi.

Il dilemma principale dei macchinisti è stato il seguente: possiamo portare la macchina (ovvero, alzare opportunamente le correnti dei magneti superconduttori) in condizioni di gestire fasci a 5+5 TeV senza rischiare una altro incidente? Come forse ricordate, le connessioni tra i magneti di LHC mostrano in troppi casi una resistività troppo alta per sopportare correnti elevate senza incorrere in fastidiosi archi voltaici. Le risposte del workshop possono riassumersi così:

  • Nelle condizioni attuali (della macchina, delle connessioni tra i magneti), la macchina può funzionare serenamente a 3.5+3.5 TeV;
  • Per andare a 5+5 TeV servirebbero interventi maggiori, molte delle connessioni tra i magneti dovrebbero essere rifatte, riparate o sostituite. Come potete immaginare, questo comporterebbe uno shutdown importante.

A questo punto, bisognava scegliere tra due scenari:

  • Girare a 7 TeV per un po', ma non troppo, fermarsi nella seconda metà del 2010 per le riparazioni minime necessarie (che richiederebbero tra le 14 e le 49 settimane, a seconda di quanto completa si vorrebbe la riparazione) per riprendere poi a 10 TeV per un altro po'. In questo scenario non si prenderebbe nessun dato nel 2011, e in ogni caso ulteriori riparazioni sarebbero necessarie per andare poi a 14 TeV (l'energia nominale di LHC).
  • Girare a 7 TeV fino ad aver raccolto una quantità dignitosa e sufficiente di dati, eventualmente dunque anche un po' nel 2011, poi fermarsi per un lungo shutdown (almeno un anno) per consolidare la macchina per portarla direttamente a 14 TeV, saltando il passaggio intermedio dei 10 TeV.

Non c'è stato molto gioco. Da ogni parte (i macchinisti, il management del CERN, gli esperimenti) ci si è detti d'accordo per il secondo scenario. La decisione presa è di operare LHC a 7 TeV fino a quando non si riesca a raccogliere 1 femtobarn inverso di dati, e in caso questo risultato si raggiunga prima della fine del 2010 (improbabile), fino alle fine del 2010. Poi ci si fermerà quanto serve per portare la macchina a operare a 14 TeV, mentre gli esperimenti passeranno il loro tempo a digerire i dati presi e (speriamo) produrre risultati.

È una buona scelta? Viste le condizioni, sicuramente si. Permette di non prendere rischi inutili, e di mettere noi fisici in condizione di masticare qualche risultato concreto. In fondo, a essere sinceri, ce lo aspettavamo, no? La cosa interessante da discutere adesso sarebbe: che cosa si può fare con 1 fb-1 di dati a 7 TeV? Cosa si può scoprire? Cosa si può escludere? Ne parliamo alla prima occasione.

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21 Commenti

  1. wimp
    Pubblicato il 5 febbraio 2010 alle 20:55 | Permalink

    Beh 7 Tev è sempre una energia 7 volte superiore alla massima sviluppata dagli altri acceleratori no? Se gli altri ci hanno tirato fuori tanti esperimenti interessanti chissà quante scoperte si potrebbero fare già con 7 Tev ! Quando ripartite? :)

  2. Pubblicato il 5 febbraio 2010 alle 21:00 | Permalink

    Ovviamente, come spesso in questo genere di faccende, le cose sono un dito più complicate di così :-) Per esempio, noi collidiamo protoni con protoni, Tevatron protoni con antiprotoni: i meccanismi di produzione delle particelle possono essere diversi, e chiaramente mica scalano linearmente con l'energia.

    Dovremmo ripartire verso fine della settimana prossima, ma il programma è ancora variabile.

  3. Lorenzo Fiori
    Pubblicato il 5 febbraio 2010 alle 23:21 | Permalink

    Santa pazienza...

  4. Claudio
    Pubblicato il 7 febbraio 2010 alle 16:41 | Permalink

    La cosa che mi lascia sempre perplesso e' la necessita' di dover rifare delle saldature perche' non sicure alle energie di progetto.

  5. Francesco
    Pubblicato il 8 febbraio 2010 alle 18:33 | Permalink

    Ciao marco , sempre complimenti per il tuo sito che per me povero ignorante è come acqua per un assetato in mezzo al deserto. Volevo farti una domanda che a te forse sembrerà stupida,se ora vi trovate in difficoltà a farlo girare a 7 TeV che cosa succederà a 14? lo dovranno rifare completamente? l'LHC inizialmente per quali potenze era stato progettato? Il profano come me ha l'impressione che inizialmente le idee non fossero tanto chiare se alla prima partenza è andato subito in panne. Ora lo farete girare a 7 TeV però mi sembra che incrociate tutti le dita e pare che non sia certo che possa resistere. E' così o e che io non ho capito niente?
    Continuerò comunque a leggere le tue relazioni che sono sempre molto interessanti, complimenti ancora per la tua maniera di spiegare le cose e per la tua preparazione. Ah dimenticavo di chiederti di Oliver, come sta? Da poco tempo ho anch'io una cagnolina meticcia presa in un canile, ho cercato anch'io di parlarle un pò di fisica, ma sembra che il suo interesse sia unicamente rivolto verso le crocchette, cosa faccio insisto o lascio perdere?
    Ciao e auguri . Francesco da Abano Terme

  6. minimum bias
    Pubblicato il 9 febbraio 2010 alle 09:09 | Permalink

    Tradotto, partirà quante simpatiche settimane *dopo* il previsto start del 15?

  7. Marco
    Pubblicato il 9 febbraio 2010 alle 19:29 | Permalink

    Domandine, per compensione

    nell'LHC avvengono collisioni protoni-protoni... cosa generano?

    Tevatron---> protoni-antiprotoni... vengono generati pioni? + ?

    LEP---> elettroni-positroni ... fotoni + eventuali particelle esotiche pesanti?

    Qual'è il meccanismo con il quale si generano dall'annichilazione particelle differenti ?

    Andrei avanti per ore, ma non sarebbe certo possibile scrivere, nè tantomeno veder scritto..

    Saluti

    Marco

  8. Lorenzo Fiori
    Pubblicato il 9 febbraio 2010 alle 19:56 | Permalink

    Da ingegnere più ci penso e più la cosa sembra strana e assurda: possibile che in un esperimento e in una macchina così importante tutti i pezzi dell'acceleratore non siano stati debitamente testati singolarmente prima dell'assemblaggio finale?
    Oppure l'LHC si tratta più propriamente di un sistema 'complesso' dove 'effetti inattesi' vengono fuori solo dal funzionamento in toto della macchina ?

  9. Pubblicato il 9 febbraio 2010 alle 23:30 | Permalink

    @Marco
    Decisione saggia però frustrante. Con Atlas che funziona come sur des roulettes e con il Tevatron che gongola perché ci sono i soldi per prolungargli la vita. Chissà che nervi.

    @Lorenzo
    direi "sistema complesso" anche se è un eufemismo.poco usato dai macchinisti.

  10. Stephan
    Pubblicato il 10 febbraio 2010 alle 14:30 | Permalink

    è giunto anche il mio turno: sentiti complimenti per il blog!

    da studente di ingegneria anche io fatico a capire queste necessità di interventi man mano che si scala con i TeV, ma mi rispondo da solo pensando che è un giocattolino costoso, primo e unico nel suo genere, estremamente complesso, quindi impossibile da progettare completamente sulla carta e vedere funzionare alla perfezione appena acceso.

    Grazie di tutto Marco!

  11. Marco
    Pubblicato il 10 febbraio 2010 alle 21:57 | Permalink

    Scusate se mi intrometto, e spero non me ne vogliate , perchè non vuole essere un attacco;

    un conto è progettare un sistema (dal più semplice al più complesso) cercando di tenere in considerazione tutti i fattori possibili e immaginabili..
    un'altra cosa è costruire e assemblare tale sistema.

    Vedo 3 potenziali problemi principali:

    1.errori (più o meno rilevanti) e/o mancanze di progettazione
    2.errori (sempre più o meno rilevanti) di assemblaggio e/o materiali utilizzati non perfettamente adatti allo scopo del loro utilizzo.
    3.Da ignorante delle materia in discussione ritengo, capiti spesso nella realizzazione di un sistema, che la teoria (sacrosanta) non faccia scopa con la pratica (altrettanto).

    In sostanza la colpa, se vogliamo chiamarla così... sono le mancanze pur sempre umane, più una certa quantità di anti-fortuna ;) che aiuta sicuramente ad aumentare il peso del punto 3.

  12. Pubblicato il 11 febbraio 2010 alle 13:25 | Permalink

    Scusate i tempi biblici per le risposte, ma sono giorni pienotti!

    @Francesco: LHC è stato progettato per un'energia nel centro di massa di 14 (7+7) TeV, ma per andare a questa energia è necessario far circolare un'enorme corrente nei magneti, e le falle trovate nelle interconnessioni non permettono di farlo in sicurezza. Ergo, per adesso gireremo a 7 (3.5+3.5) TeV, con correnti tollerabili dalle interconnessioni nello stato attuale. Per andare oltre sarà necessaria una serie imponente di riparazioni e sostituzioni. Oliver è in forma, invecchia e imbianca ma rimane un discreto rompiscatole.

    @minimumbias: a quanto ne so oggi, la prima iniezione dei fasci dovrebbe avere luogo verso la fine della settimana prossima. Da li alle prime collisioni a 7 TeV passerà circa un mese, se ti fidi delle proiezioni dei macchinisti, per cui andiamo circa a metà marzo. Nel frattempo avremo poco o niente collisioni a energie più basse (il contentino ce l'hanno già dato a Natale).

    @Marco: le tue domande richiederebbero una serie di post a parte, che prima o poi forse farò. In generale, sappi che sia in tutti i tipi di collisioni che nomini vengono prodotte più o meno le stesse particelle (e decisamente molte di più di quelle che nomini! Mica avremmo costruito LHC solo per produrre pioni!), semplicemente con meccanismi e ritmi di produzione diversi. Lo so, sono criptico e insoddisfacente, ma per ora dovrai accontentarti.

    @Lorenzo (et al.): con il senno di poi si possono sempre dire molte cose. Anche che probabilmente ci sono stati test affrettati e insufficienti che ci hanno messo nella condizione in cui siamo. Sicuramente LHC rimane un sistema complesso dove molti problemi non si possono che scoprire durante le operazioni, ma probabilmente c'è anche una componente di errore di progettazione. Lo dico cautamente perché non sono un macchinista e un ingegnere, ma lo dico lo stesso perché a me sembra ormai piuttosto chiaro.

    @Oca: Frustrante, certo. Oh, se è frustrante. :-(

  13. Jonathan
    Pubblicato il 12 febbraio 2010 alle 19:36 | Permalink

    @Lorenzo: oltre agli errori di progettazione bisogna considerare il fattore budget che hanno a disposizione gli ingegnerei ad inizio progetto e dalle pressioni esterne che subiscono per stare nei costi previsti !!! Non credo che il budget dell'LHC sia illimitato.

    Se in fase di progetto il gruppo di ingegneri si accorge che il budget di 100 che gli è stato destinato non è sufficiente per fare le cose a regola d'arte, perché ne occorrerebbero 150 cosa fanno ? Se non viene riconosciuto un budget superiore non rimane altro da fare che limare il più possibile dove si ritiene di poterlo fare.
    Solitamente si eliminano tutti quegli accorgimenti progettuali che servono a rendere la manutenzione più veloce e agevole. Si limitano i dispositivi di controllo accessori non strettamente necessari. Si centellina l'uso dei dispositivi di sicurezza utili per salvaguardare maggiormente gli apparati (non le persone mi auguro). Insomma si adottano soluzioni tecniche meno robuste ed affidabili di quelle "ideali" per poter contenere i costi.
    Bisogna ben capire che se presi dalla foga del risparmio, per poter rientrare nel budget, i colpetti di lima diventano colpi di accetta, l'affidabilità del progetto crolla drasticamente.
    Se poi si considere che HLC è un unico prototipo, che definire complesso è un eufemismo, (non un prodotto fatto in serie con uno storico di esperienza) capite bene che son tanti i fattori che giocano a sfavore della partenza perfetta al **primo** tentativo :)

    Scrivo questo perché in mezzo a queste problematiche mi ci trovo quotidianamente :) fortunatamente per me non son così nel centro dell'attenzione :P

    PS: Da quanto ho potuto constatare dalla mia esperienza più della metà delle volte questi risparmi sono fallimentari in quanto per risparmiare ora 10 poi va a finire che se ne spendono 50. O si ha molto più tempo per analizzare e simulare nel dettaglio le conseguenze reali della soluzione tecnica più economica o è meglio lasciar perdere.

    PS2: Comunque sia il progettista deve sempre lottare con chi tiene in mano il portafoglio !!! ;)

  14. wimp
    Pubblicato il 15 febbraio 2010 alle 01:50 | Permalink

    Stavo ripensando agli articoli di pochi mesi fa che si leggevano non solo qua nei quali traspariva un forte pessimismo sulla possibilità che un giorno LHC avrebbe raggiunto i 14Tev e che anche la metà erano un utopia poi improvvisamente a dicembre la decisione di aggiornare i sistemi prima per arrivare a 7Tev e in seguito addirittura ai 14 Tev che erano inizialmente in progetto...
    mmmh la sensazione che ho è che tutto questo dipende dal fatto che dai dati raccolti recentemente qualche bella scoperta bolle in pentola e per avere conferme vi occorrono energie più alte... sbaglio Marco? :)

  15. 137
    Pubblicato il 15 febbraio 2010 alle 21:21 | Permalink

    ... scusate, avete bannato il mio messaggio?

    Domandare è lecito, rispondere è cortesia...

    ... magari non era in argomento, ma ovviamente non era una stupidata.

    Saluti.

  16. Pubblicato il 15 febbraio 2010 alle 21:34 | Permalink

    Caro 137,
    ho semplicemente spostato il tuo commento qui, perché messo in calce a questo articolo ci stava invece come i cavoli a merenda. Se ti fossi preso la briga di dare un'occhiata alla barra laterale avresti visto che non era affatto sparito: la cortesia è certamente d'obbligo, da entrambe le parti della barricata. Sulla domanda specifica, ti rispondo dall'altra parte appena ho un minuto.

  17. Pubblicato il 15 febbraio 2010 alle 21:37 | Permalink

    @wimp: Onestamente, guarda, sbagli di grosso. Come penso di aver detto in tutte le salse, alle energie che abbiamo avuto prima di Natale e con la quantità di dati che abbiamo raccolto, non possiamo fare altro che calibrare il rivelatore e "riscoprire" particelle stranote. Per le scoperte ci vanno certamente energie più alte e molti pi`u dati, ma non certo perché abbiamo avuto un'avvisaglia di scoperta da confermare. Magari!

  18. 137
    Pubblicato il 15 febbraio 2010 alle 22:21 | Permalink

    Grazie Marco, scusa per la scarsa attenzione...

  19. My-May
    Pubblicato il 20 febbraio 2010 alle 21:54 | Permalink

    Tanti saluti a Marco. :)

    Una battuta: non è che di questo passo si arriva direttamente al 2012 per i famosi 14 tev?
    Quando infatti ho scoperto questo blog si stava inaugurando l’LHC e ricordo che tutti erano preoccupati che si potessero formare buchi neri e che si mettesse in atto la conseguente fine del mondo. :P

  20. My-May
    Pubblicato il 4 marzo 2010 alle 14:25 | Permalink

    Marco... c'è un Marco al CERN che si chiama Marco Taoso, a capo di un gruppo di ricerca, che afferma che le tracce del bosone di Higgs potrebbero essere identificate nella radiazione emessa dall'innichilazione della materia oscura avvenuta nello spazio. Secondo questo gruppo i elescopi per raggi gamma, per esempio il telescopio spaziale Fermi, potrebbero arrivare per primi nella cosa alla scoperta dell'Higgs. Una misurazione del genere potrebbero realizzarsi in meno di un anno e quindi in un tempo inferiore rispetto a quello previsto per gli esperimenti di LHC.
    L'articolo appare su Le Scienze di febbraio che conclude dicendo che lo scenario ha dei limiti in quanto Taoso ipotizza che le particelle che formano la materia oscura siano neutrini pesanti (mentre gli scienziati non si sono ancora messi d'accordo su cosa si basi la materia oscura) e che comunque per avere una certa affidabilità sull'esistenza dell'Higgs si devono osservare un numero di collisioni talmente grande che solo un acceleratore può ottenere.

  21. Pubblicato il 4 marzo 2010 alle 18:07 | Permalink

    Si, conoscevo il lavoro, è uscito qualche tempo fa sugli arXiv con l'eclatante titolo di "Higgs in space!" per cui non mi era sfuggito:

    http://arxiv.org/abs/0912.0004

    Ovviamente le riserve che citi sono tutte valide, e non a pelle non credo che i telescopi vedranno l'Higgs (se esiste) prima degli acceleratori. Ma chi può dirlo con certezza? ;-p

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