LHC a 13 TeV: la nuova fisica potrebbe essere dietro l'angolo, ma c'è parecchio da sudare

ATLAS

Stamattina, come preannunciato ieri, i macchinisti di LHC hanno issato la bandiera che dichiara i fasci stabili, e gli esperimenti hanno cominciato ufficialmente a raccogliere collisioni a 13 TeV. Dico "ufficialmente" perché, come sapere, qualche collisione a 13 TeV l'avevamo già vista nei giorni scorsi, abbastanza per prendere un po' di dati e andare a cercare le tracce di qualche fenomeno noto e stranoto che dovrebbe presentarsi anche alle nuove energie, come la produzione di un bosone W o di un pione neutro, la cui presenza è segnalata per esempio in ATLAS dal picco che appare nel plot qui sotto. Per la cronaca della giornata, vi rimando al live blogging del CERN.

ATLAS_pi0_May2015

È stata una giornata storica, ma, come sempre, il bello (e il duro) viene nei prossimi giorni. Da oggi inizia infatti un periodo di prova, con fasci "pilota" con un numero limitato di pacchetti di protoni, separati da una distanza corrispondente a 50 ns. Questo periodo è necessario per poter poi iniziare la presa dati ad alta intensità vera e propria, il cui inizio è a questo punto previsto per la fine di giugno, con quasi un mese di ritardo rispetto al programma iniziale. E ci sono ancora diverse cose da capire e mettere sotto controllo: se siete curiosi, date un'occhiata allo stato delle cose presentato da Mike Lamont stamattina al meeting del LHCC. Per entrare nella fase di alta intensità si sono ancora parecchie cosa da capire e sistemare, non ultime certe instabilità dei fasci e la presenza di un ostacolo non meglio identificato in un punto della linea in cui corrono i protoni.

LHC_Schedule_2015_Q2

Gli esperimenti prendono dati e producono gloriosi event display: è bello vedere che le macchine fotografiche sono di nuovo pronte a raccogliere dati. Non pensate però che le cose siano semplici e prive di complicazioni. Tanto per farvi un esempio, se guardate con attenzione gli event display di CMS che hanno fatto il giro del mondo, noterete che in nessuno le tracce gialle curvano, ma escono invece sempre drittissime dal punto di interazione. È perché oggi, per un problema tecnico che va avanti da qualche giorno, il magnete di CMS non era acceso: e, come sapere, senza un magnete i tracciatori non possono misurare la carica e la velocità della particelle. Da quello che ne è stato detto oggi, le cose dovrebbero risolversi CMS entro lunedì. Speriamo bene!

cms_13TeV_3June2015_0

Gli event display colorati sono belli, ma non è con questi che si scoprono nuovi fenomeni. Come abbiamo già discusso molte volte, un solo evento non è quasi mai sufficiente a stabilire la presenza di un nuovo fenomeno, e solo l'analisi statistica di una quantità sufficiente di dati può dare risposte.

ATLAS_mjj_8TeV

Il Run 1 di LHC ci ha lasciati con la scoperta del bosone di Higgs, che tutto il mondo conosce, e con una serie apparentemente infinita di conferme del Modello Standard. Ci sono però nei dati che abbiamo preso tra il 2010 e il 2012 un po' di discrepanze che non hanno (giustamente!) fatto notizia, perché non sono staticamente significative, ma che potrebbero rivelarsi essere la traccia di quella fisica al di là del Modello Standard che tanto vorremmo scoprire. Guardare per esempio il plot lì sopra: si tratta dello spettro di massa ricostruito da eventi con due jet di adroni. Vedere quella protuberanza intorno a una massa di 2 TeV? Che cos'è quell'eccesso di dati? Una fluttuazione statistica? Oppure la presenza di una nuova particella? Con i soli dati a 8 TeV non possiamo dire nulla, ma naturalmente questo è uno degli stati finali che andremo a studiare per primi nei nuovi dati, anche se dovremo raccoglierne un po' per poterci pronunciare con certezza in un senso o nell'altro. A 13 TeV molti di questi fenomeni esotici dovrebbero, se esistono, prodursi molto più frequentemente che a 7 o 8 TeV, per cui la nuova fisica potrebbe manifestarsi più in fretta di quanto non pensiamo: la prospettiva è di certo eccitante!

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15 Commenti

  1. Paolo
    Pubblicato il 4 giugno 2015 alle 05:46 | Permalink

    Buon lavoro ! ( piccolo refuso : "spettro di masso")

  2. Pubblicato il 4 giugno 2015 alle 07:06 | Permalink

    Corretto, grazie! 🙂

  3. dario
    Pubblicato il 4 giugno 2015 alle 08:04 | Permalink

    Wow...awesome...c'è un certo "friccicorino" nell'aria ginevrina... 🙂

    "È perché oggi, per un problema tecnico che va andati da qualche giorno"

    Scusa se te lo segnalo, refuso ?

  4. Marco Pappalepore
    Pubblicato il 4 giugno 2015 alle 10:31 | Permalink

    una domanda "irriverente" ma per pura curiosità : nel documento di Lamont, slide 5, sono menzionati degli UFOs 🙂 . di cosa si tratta ?

    Grazie, ciao

    Marco

  5. Pubblicato il 4 giugno 2015 alle 10:35 | Permalink

    @Dario: figurati, anzi, mi fa piacere e mi è molto utile! Corretto...

  6. Pubblicato il 4 giugno 2015 alle 10:37 | Permalink

    @Marco: l'acronimo sta per "Unidentified Falling Objects" (Oggetti Non-identificati Che Cadono): la teoria più accreditata (ma non dimostrata) è che si tratti di granelli di polvere che cadono dalla superficie del tubo di fascio verso il basso, intercettando il passaggio del fascio e innescando la procedura di interruzione della circolazione e estrazione dei protoni (beam bump).

  7. luca
    Pubblicato il 4 giugno 2015 alle 14:11 | Permalink

    grazie molte Marco per il dettagliato resoconto, che permette di capire anche a chi come me di fisica ne sa pochino

    luca
    p.s.: ma i teorici dove li avete rinchiusi? 😉
    http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Pauli

  8. giacomo
    Pubblicato il 4 giugno 2015 alle 19:28 | Permalink

    Visto che LHC è stato a lungo a fermo sono un po' arrugginito anch'io. Quali post mi devo rileggere per capire il senso del grafico con la protuberanza intorno a una massa di 2 TeV?

  9. Pubblicato il 5 giugno 2015 alle 07:03 | Permalink

    Sempre chiaro comprensibile e allo stesso tempo tecnico e preciso! Grazie!
    Ultima lezione di fisica in quinta.. per concludere non può andare meglio!

    (due refusi da stanchezza immagino, ma la prof li becca 🙂 , "come sapere")

  10. Pubblicato il 5 giugno 2015 alle 16:56 | Permalink

    Se non sai che cosa è un jet, segui il link nell'articolo. E fa sempre bene rivedere la questione di come si fa a distinguere un segnale da un rumore di fondo, iniziando da qui:
    http://www.borborigmi.org/2011/12/09/distinguere-un-segnale-da-un-rumore-di-fondo-prima-puntata-lanciare-i-dadi/

  11. yopenzo
    Pubblicato il 6 giugno 2015 alle 00:27 | Permalink

    questi Unidentified Falling Objects di LHC , e i loro effetti, ricordano le temute disruptions nei tokamak, sebbene le conseguenze sulla macchina di Ginevra siano molto meno "pericolose" di una perdita di confinamento del plasma in un ciambellone di potenza tipo ITER.
    Molto divertente e interessante è che in entrambi i casi non si sia proprio sicuri di come gestire e limitare i danni, ma è quando il gioco si fa duro che i duri etc. quindi sono certo che ne vedremo delle bellissime. 😀

  12. Ettore
    Pubblicato il 15 giugno 2015 alle 19:44 | Permalink

    Hem .... potrei chiedere una spiegazioncina o anche solo un piccolo accenno riguardo questo articolo: 2 TeV Walking Technirho at LHC? che credo sia attinente al tuo post?

  13. Pubblicato il 15 giugno 2015 alle 20:08 | Permalink

    Beh, quello è un dei classici tentativi di tentare di spiegare un eccesso tra i dati con un'ipotesi teorica. Il problema è che l'eccesso non è ancora significativo, e i teorici tentano di piantarci la bandierina prima ancora di essere arrivati in vetta 😉 (se poi vuoi spiegazioni più dettagliate sulla teoria detta di technicolor, mi posso organizzare...)

  14. Ettore
    Pubblicato il 15 giugno 2015 alle 21:26 | Permalink

    Be, non credo tu abbia il tempo ... provo prima a cercare qualcosa di comprensibile .... anche se so già che sarà quasi impossibile 🙂

  15. Ettore
    Pubblicato il 15 giugno 2015 alle 23:27 | Permalink

    Ho trovato qualcosa, se non ho capito male le teorie technicolor (una estensione del modello standard) considerano il bosone di higgs non come particella elementare ma come composita. Quindi nuove particelle e nuove forze che le legano. ( La prossima volta prima cerco poi chiedo ... )

Un Trackback

  • Di La presa dati di LHC del 2016 finisce stanotte | il 26 ottobre 2016 alle 18:11

    […] un fenomeno è raro, tentare di produrlo più spesso aumenta la possibilità di vederlo) che con l'energia (la probabilità che in uno scontro tra due protoni vengano prodotte particelle esotiche rare […]

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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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