Rivelatori di particelle a LHC. Primo intermezzo: cilindri dove non si possono costruire sfere.

Prima di lanciarci nei dettagli della rilevazione delle particelle, un paio di brevi considerazioni di carattere geometrico, necessarie per comprendere alcuni degli schemi che vi mostrerò nei prossimi articoli.

Per un esperimento a un collisionatore come LHC, idealmente ai fisici piacerebbe costruire dei rivelatori sferici o ovali intorno al punto di interazione: le particelle (primarie o secondarie) prodotte nella collisione dei fasci si allontano a raggiera dal punto di interazione come uno spray tridimensionale.

Costruire un rivelatore sferico o ovale non è però affatto banale dal punto di vista tecnologico. Come se non bastasse, sarà comunque necessario lasciare spazio per l'ingresso e l'uscita delle linee di fascio ai due estremi del rivelatore. Quello che si fa dunque è costruire dei rivelatori grosso modo cilindrici: la simmetria circolare è rispettata almeno in una direzione (quella perpendicolare alle linee del fascio), mentre nell'altra direzione i rivelatori seguono nella loro segmentazione le linee a raggiera che originano dal punto di interazione, pur essendo sostanzialmente rettangolari. Nei prossimi articoli vedrete dunque spesso dei disegni simili a questo:

Si tratta di una sezione di un rivelatore (in questo caso ATLAS) fatta perpendicolarmente alle linee dei fasci. Oppure disegni simili a questo:

Si tratta di una sezione trasversale (in questo caso, sempre di ATLAS), dalla quale dovrebbe essere facile capire che stiamo parlando di un cilindro, opportunamente aperto alle due estremità per far entrale i tubi di fascio e condurli fino al centro del rivelatore.

Che cosa sono e a che cosa servono le varie sezioni colorate, inizieremo a capirlo alla prossima puntata.

(continua)

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11 Commenti

  1. Tommybond
    Pubblicato il 14 luglio 2011 alle 17:35 | Permalink

    Caro Marco,bene bene, mi stai facendo venire sempre più fame 🙂

  2. Tommybond
    Pubblicato il 15 luglio 2011 alle 20:37 | Permalink

    @Marco : Ho appena scoperto che la tua faccina è visibili anche nella barra degli indirizzi e dei segnalibri!!Che figata!

  3. Fabiano
    Pubblicato il 15 luglio 2011 alle 20:37 | Permalink

    Non resisto alla tentazione... dunque, si distinguono bene il muone e il neutrino (dovrei dire i neutrini?), poi ci sono alcuni jet, numble numble... ci hai forse presentato un bosone W? (ovviamente parlo dell'event display su fondo nero)

    Una domandina: anche le tracce dei fotoni più energetici vengono ricostruite nella zona centrale dell'event display? (per quanto ne so i fotoni non sono rilevati nel pixel detector)

  4. Pubblicato il 16 luglio 2011 alle 16:50 | Permalink

    @Tommybond: si, ho messo a posto anche la favicon, in un momento di noia da venerdì pomeriggio. Non sono totalmente soddisfatto, ma per ora andrà bene così.

  5. Pubblicato il 16 luglio 2011 alle 16:52 | Permalink

    @Fabiano: bravo, in effetti c'è (anche) un bosone W. Sul resto non mi pronuncio ancora, perché voglio prima andare avanti con la serie (altrimenti mi perdo per strada qualcuno). Idem per i fotoni, ne parliamo quando arriviamo ai calorimetri, ok?

  6. Jonathan
    Pubblicato il 16 luglio 2011 alle 20:13 | Permalink

    Marco qui abbiamo tutti molta fame… non sarebbe possibile avere assaggini, sempre piccoli OK, ma più generosi… come targhet per le porzioni considera le esigenze del tipico camionista che si fionda a pranzare alle 16:35 causa coda autostradale! grazie 😀

  7. Pubblicato il 16 luglio 2011 alle 21:01 | Permalink

    @Johnathan: ehi, hai avuto 2 articoli in una settimana, molto più del mio ermo bradicardico recente. Il prossimo pezzo è quasi pronto, sto finendo le figure. Porta pazienza!

  8. Jonathan
    Pubblicato il 17 luglio 2011 alle 10:37 | Permalink

    ok dai... cercherò di resistere

  9. Umberto
    Pubblicato il 17 luglio 2011 alle 18:11 | Permalink

    Non posso resistere dal ricordare l'esoticissimo apparato Crystal Ball, che mi risulta sia passato da un laboriatorio all'altro e che sia ora in servizio a Miami. Forse l'unico rivelatore sferico (o quasi) che mi venga in mente 🙂
    http://wwwa2.kph.uni-mainz.de/cb/pic_setup/

  10. Pubblicato il 18 luglio 2011 alle 08:41 | Permalink

    @Umberto: Si, certo! Anche se a volere fare i sofisti, si trattava di un esperimento a bersaglio fisso. Detto questo, a voler proprio essere corretti fino in fondo, nel caso di un acceleratore, proprio completamente sferici i rivelatori non servirebbero molto: servirebbe piuttosto una superficie che segua l'evoluzione di regioni a pseudorapidità costante. Ma ovviamente stiamo esagerando 🙂

  11. Fabiano
    Pubblicato il 18 luglio 2011 alle 19:51 | Permalink

    @Marco: ok, attendo pazientemente il seguito della serie. Non pretendo che tu risolva tutti i miei dubbi sull'event display, ma intanto te li racconto 😉 poi vedi te se è il caso di affrontare l'argomento oppure no. Per quanto riguarda le tracce gialle e ciano mi sento abbastanza sicuro nell'affermare che sono getti di adroni, mentre dalla traccia verde è scaturita la domanda precedente sui fotoni (e tu sai bene perché). È lo spruzzo di tracce viola che non riesco a capire (ma non è detto che sia in grado di farlo 🙂 ).
    Al seguito della serie le risposte (almeno quelle divulgabili).

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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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