Le prime collisioni a 13 TeV sono arrivate!

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Durante la serata di mercoledì scorso, il 20 maggio, senza troppo clamore mediatico, LHC ha portato a collidere due fasci di protoni accelerati all'energia record di 6.5 TeV l'uno. Si tratta delle prime collisioni protone-protone a 13 TeV di quest'anno, che seguono di qualche settimana quelle preliminari a 900 GeV. Le collisioni sono quietamente continuate per qualche ora nella notte e durante la giornata del 21, con tutti e quattro i rivelatori di LHC parzialmente accesi a misurarne i prodotti.

Siccome non erano ancora fasci "stabili", per motivi di sicurezza una parte dei rivelatori (alcuni componenti dei tracciatori centrali) è rimasta spenta. È la ragione per cui, se scrutate con attenzione gli event display resi pubblici da ATLAS, CMS, ALICE e LHCb, potreste notare una ricostruzione delle tracce incompleta, o meno precisa di quanto dovrebbe essere. Queste collisioni non servono ancora per fare misure di fisica, ma principalmente per mettere a punto i sistemi che proteggono l'acceleratore e i rivelatori dalle "frange" dei fasci, composte da particelle non perfettamente allineate con la traiettoria centrale.

Le collisioni di prova a 13 TeV continueranno in questi giorni. Se tutto va bene, finiti i test, a inizio giugno dovremmo cominciare a raccogliere dati "seri" da usare per misure di fisica. Il programma prevede un primo breve periodo in cui la distanza temporale tra due collisioni successive sarà di 50 ns, come già nel 2010, 2011 e 2012, per poi passare a una distanza di 25 ns per il resto della presa dati del 2015. Quest'ultimo set di dati sarà usato per praticamente tutte le misure, mentre i primi dati a 50 ns, tranne che per qualche misura specifica, verranno usati quasi esclusivamente per testare calibrazioni e procedure di analisi.

Quello che vedete qui sotto è un event display di ATLAS di queste prime collisioni di prova. Se osservate bene, vi accorgerete che sembra esserci una certa asimmetria nell'energia depositata nei calorimetri, le zone verdi e rosse del display. È il classico caso in cui nell'evento sembra esserci una considerevole energia traversa mancante, di solito traccia della presenza di una o più particelle invisibili (neutrini, o magari qualche nuova particella esotica). Ci sono decine di processi conosciuti che potrebbero aver generato un evento del genere, per non parlare della calibrazione dei calorimetri che non è certo ancora perfettamente a punto. Che nessuno si ecciti dunque per la potenziale presenza di nuova fisica in questo grafico: è vero, ci sono alcuni dei fenomeni esotici che potrebbero lasciare un'impronta simile, ma, come i lettori di queste pagine sanno bene, un evento da solo non può mai dire molto.

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10 Commenti

  1. Pubblicato il 22 maggio 2015 alle 20:04 | Permalink

    Grazie per i continui aggiornamenti, ti leggo sempre con molto piacere.

  2. Alessandro
    Pubblicato il 24 maggio 2015 alle 09:32 | Permalink

    Che bello, "un evento solo non puoi mai dire molto" ma immagino come sia l'atmosfera in fermento laggiù per l'attesa

  3. matteo
    Pubblicato il 25 maggio 2015 alle 13:17 | Permalink

    Beh, a meno che non sia tutto starato, c'è poco da dubitare: se l'energia manca allora manca, e questo è un evento sospetto, altro che starsene tranquilli.

  4. Pubblicato il 26 maggio 2015 alle 14:58 | Permalink

    Matteo, se vuoi ti faccio l'elenco dei fenomeni "standard" che possono produrre un evento del genere (per esempio, un bosone Z che decade in due neutrini mentre rincula contro un jet). Ripeto: il fatto che ci sia dell'energia mancante in un unico evento non è affatto preoccupante, anzi!

  5. matteo
    Pubblicato il 26 maggio 2015 alle 22:53 | Permalink

    A 13 TeV?
    Voglio dire, a 13 TeV possiamo pur sperare in qualche cosa di non standard, soprattutto quando manca una bella fetta di energia. È chiaro poi che ci vorranno statistiche molto sostanziose. Comunque non credo che siate tutti così tranquilli.

  6. Pubblicato il 27 maggio 2015 alle 06:47 | Permalink

    Certo che speriamo in qualcosa di non standard! Ma le sezioni d'urto per i processi standard restano sempre (in genere) maggiori di quelle per i processi esotici, specie se non fai delle selezioni dedicate. Ripeto: un evento non fa primavera! E, credimi, se qualcuno qui è preoccupato non è certo per quell'evento display, abbiamo ben altre cose da domare e tenere sotto controllo.

  7. Renato Scarpa
    Pubblicato il 24 agosto 2015 alle 00:22 | Permalink

    Scusa Marco
    Sai niente della scoperta di una particella di massa nulla dotata di spin 1/2 ???
    Sembra che sia il fermione pevisto da Weil nel lontano 1929..........

  8. My_May
    Pubblicato il 24 agosto 2015 alle 21:48 | Permalink

    sempre collegato per le novità!
    Però siccome vivo un'altra vita ogni volta che rientro nel mondo fisico mi sorge una domanda da incompetente (anche perche magari mi sono dimenticato di un post o di un intero libro) che spero perdonerai.
    Mi chiedevo se l'energia e la materia oscura possa essere scovata con questi esperimenti.
    Se la risposta fosse si, perche solo a certe energie e non a piu basse?
    E se non venissero fuori nemmeno con questi esperimenti cosa si potrebbe pensare, che magari ci siamo sbagliati e non esiste nulla di tutto quello che pensavamo dovesse esistere e le teorie che la includevano o di cui erano una conseguenza (penso alla RG) siano sbagliate?

  9. Pubblicato il 26 agosto 2015 alle 14:35 | Permalink

    @Renato: sono incappato nella notizia, che è interessante ma per molti versi mal comunicata dalla stampa generalista. Non si tratta infatti di particelle elementari, simili a quelle che si cercano e misurano agli acceleratori come facciamo i miei colleghi ed io, ma di "quasiparticelle", ovvero di eccitazioni in un mezzo condensato con caratteristiche di fermioni. Bello, ma un po' lontano da quello che faccio per mestiere. Per i curiosi, il paper è qui: http://www.sciencemag.org/content/349/6248/613.abstract

  10. Pubblicato il 26 agosto 2015 alle 14:41 | Permalink

    @My_May: le ricerche di particelle di materia oscura sono all'ordine del giorno a LHC (anche se purtroppo ancora senza risultato). Per l'energia oscura le cose sono invece un po' più complicate, perché le sue conseguenze e proprietà si studiano a livello cosmologico, e, se vuoi, astrofisica: http://www.inaf.it/it/campi-di-attivita/galassie-e-cosmologia/3-l2019universo-oscuro/energia-oscura

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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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