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Un lettore di Borborigmi in visita al CERN 17 agosto 2010

Inviato da Marco in : ATLAS, CERN, Fisica, Mezzi e messaggi 24 commenti

Stefano, uno dei lettori di questo blog, in agosto è venuto a visitare il CERN (e ATLAS) di persona. Ha scritto e lasciato in un commento a un vecchio post il racconto della sua esperienza, condito di svariate informazioni interessanti e da un mucchietto di domande che gli sono rimaste sulla punta della lingua alla fine della visita. Siccome i quesiti che pone sono interessanti e il racconto mi piace, lo copio e incollo qui perché possiate leggerlo, e per rispondere direttamente. Buona lettura.

Come promesso, eccomi qua di ritorno dal CERN! A dire la verità non so se questo articolo sia il più adatto a raccontare com’è andata la visita, ho cercato un po’ è mi sembrava il migliore, in caso contrario Marco spostalo pure dove ritieni più opportuno. :)

Premetto che di Tom Hanks o di Richie Cunningham neanche l’ombra!

Inizio con qualche informazione generale nel caso possa risultare utile a qualcuno.

Dunque arrivare al CERN è abbastanza semplice, avevamo l’auto dietro, ma dal momento che era piazzata nel garage dell’ostello e che trovare un posto fuori in strada è un’impresa a dir poco ardua, ho preferito arrivarci con i mezzi, circa 15 minuti di tram (il 14 che si può prendere dalla stazione dei treni) e 5 di autobus (il 56 che si prende attraversando la strada alla fermata del tram) e si arriva praticamente davanti al building 33, dove c’è la reception.

Avevo calcolato i tempi per tenermi largo, ma mettici la mappa dei mezzi che non trovavo metti anche la fame che avevo, sono ovviamente arrivato 10 minuti prima dell’orario stabilito! Mi presento alla reception e volo a dare un’occhiata al Globe, non prima di aver cercato di sfondare una porta a vetri che a ragione non voleva aprirsi, visto che non era quella l’entrata. :)

La costruzione che ospita l’esposizione e piuttosto imponente, e da quello che diceva la guida dovrebbe avere un altezza pari più o meno a quella dei rilevatori inseriti lungo il percorso del LHC, l’interno è interessante, sono spiegate molte cose riguardo l’esperimento e anche l’esposizione è piuttosto particolare, purtroppo in 5 minuti non ho avuto tempo di leggere tutto, ne di visitare il Microcosm, he chiudeva verso le 5 del pomeriggio ed io ero ancora in visita, anche se mi sarebbe piaciuto.

All’inizio della visita guidata siamo entrati in una sala ed è stato proiettato un filmato introduttivo, in cui veniva spiegato che tipo di esperimenti si svolgono al CERN e le varie aree di interesse, non mi è dispiaciuto, anche se lo trovato un pizzico “turistico”, è ovvio non mi aspettavo niente di tecnico, anche perchè non ne avrei capito molto, però forse è un po’ autocelebrativo, non che sia una cosa negativa a priori, ma così giusto per far sapere come l’ho trovato.

Finito il filmato, dopo una prima sessione di domande, si passa all’esperimento. Speravo veramente che ci portassero a vedere ATLAS, quando la guida ci dice che avremmo attraversato la strada per andare a visitare la sala di controllo di ATLAS… perfetto!

La guida era piuttosto preparata, chiara e disponibile, credo fosse un ricercatore che lavora al CERN anche se non al LHC, ora non mi viene il nome. Molte delle cose che diceva le conoscevo già, lette più che altro in questo blog, ad ogni modo è stato proprio interessante, ci ha mostrato la sala di controllo di ATLAS e spiegato quello che stavano facendo, anche se in quel momento non circolavano i fasci dal momento che stavano intervenendo sull’impianto criogenico e illustrato a grandi linee il funzionamento dell’acceleratore.

Ah Marco… mi chiedevo, ma voi vedete le persone dall’altra parte della vetrata?! O il vetro è a specchio? No perchè non deve essere simpaticissimo avere continuamente gente che fissa gli schermi! ;)

Altra serie di domande e quindi saliamo di un piano a vedere un breve filmato 3D, simpatico anche questo, però se devo essere sincero i filmati sono la cosa che mi ha interessato di meno. A questo punto siamo scesi e siamo rimasti un po’ a chiacchierare con la guida che rispondeva un po’ alle curiosità di tutti!

Non c’è che dire senza dubbio una bella esperienza, certo scendere sottoterra sarebbe stato davvero forte, però non potevo aspettare anni per poterlo fare! :) A proposito nel complesso di ATLAS si scende anche direttamente nei pressi del rilevatore immagino, giusto? Così giusto per curiosità come si fa? Cioè ci sono tipo degli ascensori?

Mentre l’ultimo piano della sala di controllo è dove vengono immagazzinati i dati registrati nelle collisioni? Ho letto un cartello ma ora mi sfugge…

Mmm mi sto accorgendo di fare domande a ruota libera… le ultime due prometto! ;)

1) La guida parlava di trigger hardware e software, per scremare i dati in entrata, per quanto riguarda i software posso immaginare il funzionamento, ma quelli hardware cosa sono? Cioè, come fanno ad intervenire nella scrematura dei dati?

2) Salendo le scale che porta al primo piano c’è una bella rappresentazione di una sezione del rilevatore, con la traiettoria delle varie particelle che si potrebbero avere dopo una collisione, sono sicuro di dire una cavolata ma, gli unici due che hanno una traiettoria curva sono i protoni carichi positivamente e i muoni carichi negativamente (la guida, per farsi capire, diceva che erano come degli elettroni più pesanti), ora mi domando, ma dallo scontro tra due o più protoni come si fanno ad avere particelle cariche negativamente?

Ah… sai non sono riuscito a trovare il libro del concorso al negozio di souvenir, non so se mi è sfuggito o magari era finito, in compenso c’era una bella fornitura di libri di Dan Brown! :) Per accontentare anche i visitatori più scettici…

Grazie Marco per la pazienza, per i consigli pre-viaggio e per avermi fatto venire voglia di venire a visitare il CERN! ;)

Spero che il racconto possa essere utile a qualcuno!

Stefano

PS. Ginevra è divertente come città! L’ostello in cui ci siamo fermati è forse il più bello ed economico in cui sia mai stato! Ma il cibo costa una fortuna, un grazie alla coop che ci ha salvato!

Allora, vediamo un po’:

Il libro pop-up di ATLAS, per chi trova cosa disse il fisico misterioso 31 luglio 2010

Inviato da Marco in : ATLAS, Fisica, Letture e scritture, Mezzi e messaggi, Scienza e dintorni 67 commenti

Avete certamente un’idea di che cosa sia un libro pop-up? Sono sicuro di si. Si tratta di quei libri dalle cui pagine, quasi per magia, saltano fuori delle ingegnose strutture tridimensionali in cartone, a metà tra l’origami e il modellismo. Della mia infanzia ho ben stampata in mente l’immagine di quello legato al film “The Black Hole” del 1979: non che avessi visto il film (nel 79 avevo 6 anni, e il film non era giustamente considerato adatto alla mia tenera età) né posseduto il libro, ma ricordo bene che circolava tra i banchi della scuola elementare, insieme ai modellini delle Aquile della Base Lunare Alpha e il primo merchandising di Star Wars. Una meraviglia di tecnica carto-ingegneristica e immaginazione fantascientifica: ho un’immagine vividissima dell’astronave che si stacca tridimensionale dal fondale nero, appena sopra la spirale rossastra del vorace buco nero acquattato sul fondale nero delle pagine.

Mentre ero a Copenhagen un mesetto fa a presentare uno dei risultati di ATLAS da mostrare a ICHEP, in una delle pause ho comprato due copie di Voyage to the heart of Matter, che è un’altra di queste meraviglie di tecnica carto-ingegneristica e immaginazione che si sono inventati i nostri esperti di comunicazione: il libro pop-up di ATLAS! Prima di spiegarvi il perché ne ho comprato due copie, ve lo lascio ammirare: si tratta di una ingegnosa collezione di diverse rappresentazioni di ATLAS in cartoncino, da una scala più grande (tutto l’acceleratore LHC con una visione del tunnel sotterraneo) a una più piccola (l’intero rivelatore ATLAS, con persino una serie di pezzi aggiuntivi in una busta annessa, per tenere in mano veramente ogni dettaglio), accompagnate persino da una visione cartonata del Big Bang.

Se vi è venuta voglia di possedere questo bell’oggetto, sappiate che ovviamente Il libro è  in vendita, sia quaggiù al CERN che attraverso canali più consueti come Amazon. Ma torniamo alla questione dell due copie a cui accennavo prima. Una è ovviamente per me, o, se preferite, per Giulia. L’altra, beh, pensavo di regalarla a uno dei lettori del blog, per chiudere in bellezza la stagione. Che ne dite?

Ecco le regole di questo giochino estivo. Siccome questa volta il premio è un po’ più consistente del biglietto di auguri di ATLAS, per partecipare c’è da fare un po’ di lavoro, ma facile facile, promesso. Qui sotto c’è la foto di una conferenza di fisica molto famosa tenutasi nel secolo scorso (cliccate sull’immagine per una versione ingrandita), a cui parteciparono praticamente tutti i mostri sacri dell’allora nascente fisica moderna: per tentare di vincere la copia di Voyage to the heart of Matter vi propongo di provare a…

  1. scoprire di che conferenza si tratta, e quando ha avuto luogo;
  2. identificare chi è il fisico nella fila centrale all’estrema destra guardando la foto, quello con il circolino rosso;
  3. scovate una frase qualunque detta o scritta dal suddetto fisico;

Scrivete i risultati della vostra ricerca in un commento a questo post: uno commento solo a testa, please, e citazioni del suddetto fisico non troppo lunghe (diciamo cinque righe al massimo? Insomma, non vale copiare il discorso al banchetto del Nobel. Oooops, vi ho dato un indizio. Oh beh, non che siano in molti in quella foto a non avere avuto un Nobel. O persino due). Siccome ad agosto molti sono probabilmente in vacanza, facciamo che avete tempo fino al 4 settembre. E siccome è comunque solo un gioco, ovviamente non starò troppo a fare il cane da guardia, e riterrò dunque valide anche le risposte palesemente scopiazzate da un commento precedente (se vagamente corrette, of course). Ma proprio perché è un giochino estivo, mi raccomando: non privatevi del gusto della ricerca. Il 5 settembre, che è una domenica, chiudo i commenti ed estraggo tra quanti hanno partecipato al gioco il vincitore di Voyage to the heart of Matter. Non dimenticando di lasciare nel campo ‘email’ un indirizzo reale, se volete che vi rintracci in caso siate i vincitori. Buone vacanze, ci sentiamo tra un po’!

Tempo di approvazione 30 giugno 2010

Inviato da Marco in : ATLAS, Fisica, Nomadismo 5 commenti

Nel caso ve lo foste chiedendo, la ragione principale per cui queste pagine sono così sporadicamente aggiornate negli ultimi tempi è che, prima di poter raccontare qualche nuovo risultato di fisica a LHC, devo contribuire a produrre qualche nuovo risultato. E, come ormai sapete bene, l’estate è periodo di conferenze, e dunque di approvazione di risultati da mostrare a conferenze.

Tanto per dire, in questi giorni sono a Copenaghen per un’ATLAS Week quasi completamente dedicata all’approvazione di risultati da mostrare a – indovinate un po’? – ICHEP. Manco a dirlo, nei giorni (e notti) scorsi ho passato il mio tempo a preparare e ripulire il mio (e di molti altri, of course) pezzettino (presentato e approvato ieri, grazie per l’interessamento). Vi lascio immaginare le occhiaie.

P.S. Naturalmente il bel sole che ha illuminato Copenaghen fino a ieri ha deciso di lasciare spazio alla nuvole proprio oggi, quando, a presentazione fatta, potrei magari anche andare a dare un’occhiata intorno. Devo dedurne qualcosa?

(Photo credit: CERN)
(Il sottocritto è da qualche parte tra la folla, chi lo scova?)

Cosa dovremmo aspettarci da LHC? 1 giugno 2010

Inviato da Marco in : ATLAS, Fisica, ICHEP 2010, LHC 18 commenti

(Questo post è la traduzione di quest’altro, scritto originariamente in inglese per Blogging ICHEP 2010. Grazie a Stephan per la traduzione iniziale, che ho rimaneggiato un po’ perché suonasse “mia”. Ma quanto è più facile scrivere di fisica in inglese? E quanto è strano tradurre se stessi?)

Giugno sta arrivando, le conferenze estive si avvicinano e i fisici di LHC lavorano febbrilmente per produrre i primi risultati da mostrare.

Nei prossimi mesi tre saranno le principali conferenze dove verranno presentati i risultati degli esperimenti di LHC: la piu vicina è Physics At LHC, che si terrà a Desy in Germania la seconda settimana di Giugno. la seconda è… ehm… ICHEP; la terza è l’Hadron Collider Physics Symposium a Toronto, alla fine di Agosto. I risultati che possiamo aspettarci vengano presentati a ciascuna conferenza sono piuttosto diversi. LHC sta infatti continuamente producendo collisioni protone-protone a 7 TeV: più in là nel tempo è la conferenza, maggiore sarà la luminosità integrata che gli esperimenti riusciranno a usare per le loro analisi.

È possibile tentare di predire che cosa probabilmente mostreranno ATLAS e CMS a ICHEP? Beh, non è banale: anche assumendo una perfetta efficienza dei due esperimenti nel raccogliere i dati e analizzarli, le condizioni dei fasci di LHC migliorano costantemente ogni giorno, e la luminosità integrata raggiungibile a – diciamo – metà Giugno potrà variare di parecchio.

Proviamo invece a fare un esercizio diverso: quali sono i risultati che verranno probabilmente presentati a una qualche conferenza in funzione della luminosità integrata a 7 TeV raccolta, a partire da quel poco che sappiamo essere già stato raccolto dagli esperimenti, fino al 1 fb-1 promesso dalla macchina per la fine della presa dati 2010-2011? Una cautela: quella che segue è una lista sicuramente approssimata, potrei aver dimenticato qualche segnale importante qua e là, e la mia visione delle cose è certamente influenzato dalla mia esperienza in ATLAS. Ecco dunque che cosa otterremo (o cosa abbiamo già ottenuto):

  1. 10-100 \mub-1: qualche milionata di pioni carichi, per rifare serenamente l’analisi della molteplicità delle particelle cariche già pubblicata coi dati raccolti a 900 GeV; qualche decina di J/\psi \to \mu \mu, qualche jet qua e là. Ogni risonanza che può essere vista col tracciatore centrale (come K e \Lambda) a questo punto è stata vista; i segnali di \pi^0 e \eta che decadono in coppie di fotoni sono stati visti e ben isolati.
  2. 100-1000 \mub-1: qualunque sospetto iniziale di un picco di J/\psi \to \mu \mu dovrebbe essere ormai chiaramente visibile;
  3. 1-10 nb-1: sempre più jet. E ovviamente molte più misure legate ai jet.
  4. 10-100 nb-1: qualche decina di W comincia a far capolino tra i dati, i più fortunati potrebbero aver visto qualche bosone Z. Una prima osservazione inclusiva di elettroni diretti dovrebbe essere possibile.
  5. 100-1000 nb-1: jet, jet e ancora jet. Una prima misura inclusiva di muoni diretti dovrebbe essere fattibile. Analogamente, un primo segnale di fotoni diretti dovrebbe essere stato isolato.
  6. 1-10 pb-1: ATLAS e CMS dovrebbero aver raccolto abbastanza W e Z per tentare una prima misura della sezione d’urto di produzione. Potrebbero persino pretendere di aver visto il quark top.
  7. 10-100 pb-1: prime misure di fisica del B, e qualcosa potrebbe già venir detto su qualche scenario teorico esotico, o su qualche punto dello spazio dei parametri delle super-simmetrie.
  8. 100-1000 pb-1: arrivati a questo punto, uno potrebbe anche ottimisticamente sperare in qualche timida notizia sul bosone di Higgs (o meglio, sulla sua esclusione in certe regioni di massa), almeno dove la sensibilità degli esperimenti è maggiore.

Dove ci troviamo oggi? ATLAS e CMS galleggiano intorno al punto 4. (o meglio, entrambi dalle parti della soglia inferiore dei 10 nb-1), e risultati corrispondenti a quella luminosità integrata saranno quasi certamente mostrati a Physics At LHC, insieme con una valanga di studi sul comportamento dei rivelatori e le loro perfomance. La domanda resta dunque: quanta luminosità integrata riuscirà a fornire LHC prima di ICHEP? Visto che questo post è già abbastanza lunghetto, rimando i miei tentativi di previsione a uno dei prossimi. Restate sintonizzati.

What should we expect from LHC? 28 maggio 2010

Inviato da Marco in : ATLAS, Fisica, ICHEP 2010, LHC 24 commenti

(Primo post scritto per Blogging ICHEP 2010. Appena ho un minuto lo traduco, promesso, ma pare che a qualcuno possa interessare già così. Fare le pulci al mio inglese è severamente proibito).

June is coming, summer conferences are approaching, LHC physicists are feverishly working to produce results to show.

In the next few months there will be three main conferences where physics results from the LHC experiments will be presented: the nearest one is Physics At LHC, that will take place at Desy in Germany the second week of June; the second one is, erm… you know… ICHEP; the third one is the Hadron Collider Physics Symposium in Toronto, at the end of August. The kind of results one might expect to be presented at each of these conferences is rather different. The LHC is in fact steadily delivering proton-proton collisions at 7 TeV: the farther in time the conference, the more integrated luminosity the experiments will be able to use for their analyzes.

Could we try to guess what is likely to be shown at ICHEP by ATLAS and CMS? Well, it’s definitively not an easy prediction: even assuming a perfect efficiency of the two experiments in collecting the data and analyzing it, the LHC beam conditions are improving every day, and the exploitable integrated luminosity at – let’s say – mid July can largely vary.

Let’s then try first a different exercise: which results are more likely to be seen at a conference as a function of the integrated luminosity collected at 7 TeV, from the small amount we already know as been secured by the experiments to the 1 fb-1 promised by the machine for the end of the 2010-2011 running? Warning: what follows is a very approximate list, I might have missed important signals here and there, and my judgment is certainly biased by my ATLAS experience. Here’s what we’ll get (or what we already got):

  1. 10-100 \mub-1: millions of charged pions to happily redo the charged multiplicity analysis published with the 900 GeV data collected in 2009; a few tens of J/\psi \to \mu \mu, a few jets here and there. Any resonance that can be spot using the tracker system (like K‘s and \Lambda‘s) has been been seen at this point; signal from \pi^0 and \eta decaying in photons pairs is found and well isolated.
  2. 100-1000 \mub-1: any hint of a J/\psi \to \mu \mu peak should now be clearly visible;
  3. 1-10 nb-1: more jets. And of course more jets-related measurements.
  4. 10-100 nb-1: a few tens of W begins to appears in the data. The lucky ones might have seen a few Z bosons. A first observation of prompt inclusive electrons should be at reach at this point.
  5. 100-1000 nb-1: more and more jets. The first inclusive muon measurements should be feasible. Signal from prompt photons should have been isolated.
  6. 1-10 pb-1: at this point ATLAS and CMS should have secured enough W and Z to dare to attempt a first cross-section measurement. They might be able to pretend to have seen the top quark.
  7. 10-100 pb-1: first B-physics related measurements. Something could already be said about some exotic scenarios, and some SUSY points.
  8. 100-1000 pb-1: at this point, one could even optimistically hope in some timid news about the Higgs boson (exclusion), at least where the sensitivity is higher.

Where do we stand today? ATLAS and CMS are today around point 4. (more around the 10 nb-1 lower end, anyway), and that kind of results will most likely be shown at Physics At LHC together with a lot of performance studies. The question is then: how much more luminosity will the machine be able to deliver before ICHEP? Since this post is already long enough, I will postpone my educated guesses to the next ones. Stay tuned.

Dopo il W viene la Z 20 maggio 2010

Inviato da Marco in : ATLAS, Fisica 7 commenti

Produrre un bosone Z in una collisione tra due protoni e vederlo decadere in una coppia elettrone-antielettrone o muone-antimuone è circa 10 volte meno probabile che produrre un bosone W nel medesimo tipo di collisione e vederlo decadere in elettrone-neutrino o muone neutrino. Il che significa che per avere qualche chance di osservare qualcosa che assomiglia al decadimento di una Z occorre raccogliere circa dieci volte la quantità di dati con i quali si ha una ragionevole probabilità di osservare un W.

È passato ormai un po’ di tempo da quando qualcosa che assomiglia molto a un paio di bosoni W hanno deciso di fare capolino dentro ATLAS: ovviamente da allora LHC ha continuato a fornirci collisioni protone-protone, e noi solertemente a raccogliere dati a spulciarli. Potete facilmente immaginare come in questo periodo ci siano capitati per le mani un certo numero di altri candidati bosone W. Quanti? Non ve lo posso dire: riserviamo la sorpresa per le conferenze d’estate. Quello che però posso dirvi è che la pazienza, la quantità di dati raccolti, un rivelatore che funziona piuttosto bene e la ricerca con il lanternino anche delle Z ha iniziato a dare i suoi frutti: eccovi in tutto il loro splendore i primi due candidati Z che decadono dentro ATLAS, rispettivamente in una coppia elettrone-positrone:

o in una coppia muone-antimuone:

Se avete letto il post sui candidati W ormai dovreste saper interpretare questi event display senza problemi. In caso forse un po’ persi, ecco un piccolo aiuto. Nel primo caso ci sono un elettrone e un positrone che, partendo dal centro del rivelatore dove è avvenuta la collisione, lasciano entrambi una scia (gialla) nel tracciatore centrale, e finiscono a depositare la loro energia nei calorimetro elettromagnetico (la zona in verde). Nel secondo caso ci sono un muone e un antimuone che lasciano le loro scie (viola) sia nel tracciatore centrale che nello spettrometro a muoni. In entrambi i casi i prodotti di decadimento hanno carica opposta (bene: la Z è neutra), provengono dallo stesso vertice, sono ragionevolmente identificati come elettroni (o muoni), non hanno troppa attività intorno che faccia pensare a un’origine diversa dal decadimento di una sola particella, e soprattutto – se vi mettere a combinare le loro energie – sembrano provenire dalla disintegrazione di una particella con una massa compatibile con quella del bosone Z. Come già per i W: bingo!

Notarella  a margine: è bello che i due candidati Z abbiamo deciso di decadere una volta in una coppia elettrone-positrone e l’altra in una muone-antimuone. Secondo le teorie che usiamo per descrivere il comportamento delle particelle, non c’è infatti nessuna ragione per cui l’accoppiamento di un bosone (W o Z) a un leptone (in questo caso, elettrone o muone) abbia un’intensità diversa: in altre parole, è altrettanto probabile che una Z decada in elettroni o in muoni. Questa proprietà è chiamata in gergo universalità, e fino ad ora è sempre stata confermata dagli esperimenti: ovviamente due eventi sono troppo pochi per trarre delle conclusioni, ma sembrerebbe che siamo sulla buona strada.

Un paio di bosoni W dentro ATLAS 8 aprile 2010

Inviato da Marco in : ATLAS, Fisica 51 commenti

Dentro i circa 120 \mu b^{-1} di collisioni pp a 7 TeV che abbiamo raccolto nell’ultima settimana c’erano tra le altre cose un paio di simpatiche sorprese di Pasqua: una paio di (candidati) bosoni W che avrebbero deciso di decadere rispettivamente in un elettrone e un neutrino, e in un muone e un neutrino. Eccoli qui, in tutto il loro splendore:

Veloce chiave di lettura del display qui sopra: l’elettrone in questione è quello che lascia una bella scia gialla nel tracciatore centrale (che come vedere non è curva tanto quanto le altre tracce azzurre: questo è un sintomo di alta energia rispetto alle traccie del “fondo”), e che rilascia energia nel calorimetro elettromagnetico (la zona in verde) fermandosi li. Il neutrino non si vede, ma si vede che manca un bel po’ di energia trasversa (il cui totale si conserva nelle collisioni), cosa che è la firma tipica di una particella che interagisce poco o niente. Le energie e le direzioni dell’elettrone e del presunto neutrino sono compatibili con il fatto che provengano dal decadimento di una stessa particella, la cui massa è compatibile con il bosone W. Bingo.

Un’ancora più veloce chiave di lettura del display qui sopra: il muone è quello che lascia la traccia rossa nello spettrometro per muoni, dall’altra parte manca un bel po’ di energia trasversa come nel caso precedente, di nuovo sintomo della presenza di un neutrino. Anche qui le energie e le direzioni sono compatibili con il decadimento di un bosone W. Ri-bingo.

Viste le sezioni d’urto a queste energie e la quantità di dati, abbiamo probabilmente avuto un po’ di fortuna. Ma al di là di questo, è bello vedere che il Modello Standard sembra funzionare a dovere anche da queste parti :-)

P.S. Qualcuno mi chiedeva di spiegare un po’ come interpretare gli event display che ogni tanto pubblico. Ovviamente ci va un po’ di più di questo annuncio lampo, ma appena finita la serie su LHC passiamo ai rivelatori, promesso.

Large Human Collider, la comune delle particelle 7 aprile 2010

Inviato da Marco in : ATLAS, CERN, Fisica, Mezzi e messaggi, Scienza e dintorni 13 commenti

La settimana scorsa è uscita su Nature un’interessante news feature – segnalatami per prima dall’Oca Sapiens – intitolata The Large Human Collider. L’articolo discute i risultati di alcuni studi sociologici sui modi di funzionamento e interazione del CERN in generale e delle grandi collaborazioni degli esperimenti di LHC in particolare. Si tratta di una lettura molto interessante, dunque se masticate un po’ di inglese ve la consiglio di sicuro.

Per una serie di coincidenze Radio 3 Scienza, il quotidiano scientifico della terza rete di Radio Rai, mi ha invitato a discutere in trasmissione dell’articolo e degli argomenti correlati (come si manda avanti e si tiene insieme una collaborazione scientifica di questa taglia? Come si prendono le decisioni? Come si riconosce il merito individuale? Come si comunica dentro e fuori?). La puntata si intitola “La comune delle particelle“, è andata in onda in diretta lunedì mattina, e la potere riascoltare tramite il podcast della trasmissione oppure direttamente dal loro sito (sorbole, se non riuscite ad ascoltarlo e proprio ci tenete me lo dite e vi piazzo l’mp3 anche qui, ok?).

In realtà non sono molto soddisfatto del risultato: oltre al sottoscritto, che avrebbe probabilmente dovuto interpretare la parte dell’animale sotto osservazione, sarebbe dovuto intervenire un sociologo che invece alla fine non c’era. La redazione e il conduttore hanno perciò dovuto improvvisare con il materiale a disposizione (me!), con risultati a mio parere non eccelsi (eh, il prodotto è quello che è). Paradossalmente io avrei mandato in onda la conversazione con il redattore che ho avuto un’oretta prima della diretta: sarà per il clima rilassato, sarà perché avevamo più tempo a disposizione dei dieci minuti della diretta, ma secondo me ci siamo detti (ho detto!) delle cose più interessanti.

In ogni caso, mentre rileggevo l’articolo di Nature con in testa la partecipazione alla trasmissione, mi ero appuntato un po’ di cose che mi sembrano interessanti da discutere o almeno accarezzare, anche se probabilmente troppe per i tempi e i modi della radio. Ricopio qui gli appunti, più o meno come sono sul mio quadernetto blu, da accompagnare eventualmente a lettura dell’articolo e ascolto della puntata.

Le collaborazioni di LHC come esperimenti sociali

Gerarchia e modalità di presa delle decisioni

Il modello della comune come bolla cognitiva

Il sacrificio dell’identità personale

La mediazione continua per ottenere l’unanimità

La grandi collaborazioni e il processo di peer-review

Le collaborazioni di LHC e i blog

Gli incubi dei fisici delle particelle

LHC First Physics, in diretta dal CERN 30 marzo 2010

Inviato da Marco in : ATLAS, CERN, Fisica, LHC 50 commenti

Notte prima degli esami. Alla riunione di ieri (lunedì 29) mattina si vociferava di possibili collisioni a 7 TeV già nella notte. Già nella notte? E perché mai? Non dovevano arrivare stamattina? Si, ma qui non si vogliono correre troppi rischi, così qualcuno ha avuto la bella idea di tentare di collidere i fasci a 3.5+3.5 TeV mentre nessuno guarda e tutti dormono, e se tutto dovesse andare bene ripetere poi l’esperienza di fronte al mondo alle prime luci dell’alba. Mentre tutti dormono, o meglio, mentre tutti gli altri dormono, perché invece noi degli esperimenti ce ne restiamo belli svegli e pronti a vedere che cosa capita, pronti ad acchiappare le collisioni notturne dovessero arrivare. E arrivano, o non arrivano? Nessuno lo sa di sicuro. Alle 18:45 di ieri il programma della notte era il seguente:

Bene, non essendo on call per la notte posso mettere la sveglia alle 6:30 e andare a dormire. Domani è un altro giorno.

Casa, 7:00. Un po’ in ritardo. La notte è passata tranquilla, Giulia non ha più la febbre, Irene ha un solenne mal di gola e emette suoni inintelligibili, e LHC ha apparentemente accumulato un po’ di ritardo. Il che vuol dire che posso preparare con calma i cappuccini, portare Giulia all’asilo e andare al CERN senza correre troppo. Dove diavolo ho messo la tessera di accesso al CERN? Non è proprio il giorno adatto per perderla. Ah, eccola qui.

CERN, 9:00. Beam lost. Arrivo al CERN tranquillo intorno alle 9. Nessun problema, le collisioni sono previste per le 9:17 (non che nessuno creda a questo orario!), sono ampiamente in tempo per non perdere il brindisi. L’unica frase che colgo di grandi schermi che hanno installato nell’ingresso del Building 40 sono “beam lost”. Fascio perso. Ovvero, mentre i due fasci di protoni venivano accelerati verso i 3.5 TeV in versi opposti nell’acceleratore (cosa che è stata già fatta nei giorni scorsi senza troppi problemi), operazione dopo la quale i macchinisti avrebbero rimosso la separazione magnetica che impedisce che a ogni passaggio i fasci si scontrino all’interno dei rivelatori, qualcosa è andato storto e i fasci sono stati persi, di fatto svuotando l’acceleratore. Merde.

CERN, 10:30. Facciamo melina. Un beam lost è assolutamente normale, anche se un po’ fastidioso se ti capita di fronte ai giornalisti a cui vorresti mostrare le magnifiche sorti e progressive del tuo acceleratore. Il punto è che, essendo LHC intorno alle 9 nuovamente privo di protoni, è necessario ri-riempirlo per rifare tutta la procedura che viene prima di ogni tentativo di collisione. Procedura che comporta: abbassare le correnti dei magneti che tengono il fascio in orbita da quelle che servono a condurre protoni a 7 TeV a quelle che servono per condurre protoni a 450 GeV (l’energia di ingresso dei protoni); un’ora circa. Iniettare di nuovo i protoni a 450 GeV dall’SPS dentro LHC in entrambi i versi, catturarli con le cavità a radiofrequenza di LHC e mantenerli in orbita a bassa energia; mezz’oretta. Ri-rampare le correnti dei magneti mentre si accelerano i protoni da 450 GeV a 3.5 TeV; un’altra oretta mal contata. Solo a questo punto possiamo ricominciare a parlare di tentare qualche collisione. Il che, facendo in conti alla svelta, dice che noi degli esperimenti (e quelli che stanno facendo la diretta televisiva) siamo con le mani in mano fino a circa le 11:30, se va bene. D’accordo, facciamo melina. L’intervistatrice ufficiale salta da una sala di controllo all’altra intervistando chi può su quello che le passa per la testa (“Ehi, ATLAS ha un solenoide? Puoi spiegarmi a cosa serve un solenoide?”). Coraggio, ancora solo un’oretta così, se ci va bene.

12:03. LHC è di nuovo pieno. Secondo i piani, la nuova iniezione dei protoni dall’SPS dentro LHC è andata benone, LHC ha di nuovo un bel po’ di protoni da accelerare a 3.5 TeV. I fasci dovrebbero essere di nuovo pronti per le collisioni tra una mezz’oretta o poco meno.

12:38. I fasci sono (di nuovo) a 3.5 TeV. Applausi! Adesso gireranno un po’ per verificare che le orbite siano stabili. E poi potremmo finalmente vedere qualche collisione. Intanto il Direttore Generale arringa il volgo dal Giappone.

12:57. Giù le separazioni. I macchinisti hanno allineato i fasci, e rimosso le separazioni magnetiche che tengono i due fasci distanti nei punti di collisione. Siamo in “collision mode”! Uuuh!

12:58. Physics in the making! ATLAS registra le prime collisioni a 7 TeV! Olè!

E mica poche collisioni, stiamo parlando di un rate dell’ordine dei 100 Hz. Adesso aspettiamo solo che i macchinisti tirino su i collimatori di protezione degli esperimenti e dichiarino i fasci “stabili” (ovvero, che le condizioni sono ottimali, che non toccheranno più niente per ore), e che dunque possiamo accedere proprio tutti i pezzi dei rivelatori e prendere dati fino a esaurimento dei protoni di questo fill.

13:24. Stable beam. ’nuff said.

13:54. Eventi come se piovesse. Quasi quasi piango :-)

15:36. Quasi due ore di fasci stabili. Che vuol dire che gli stessi pacchetti di protoni a 3.5 TeV girano da due nell’acceleratore (e vi lascio fare il conto di quanta strada abbiano fatto fino ad ora!), incontrandosi regolarmente al centro dei quattro rivelatori. A ogni incontro, alcuni di loro si scontrano producendo un bello psray di particelle che noi fotografiamo, mentre gli altri proseguono il loro giro. L’idea è quella di andare avanti così fino a quando il numero di protoni sopravvissuti non sia troppo esiguo. A quel punto i fasci “consumati” verranno estratti e fermati, e si ricomincerà con una nuova manciata di protoni freschi. Cavoli, a sole due ore sembra quasi routine. Speriamo bene. Vado a fare un salto in Control Room.

Control Room di ATLAS, 16:30. Una calma irreale. La stampa se n’è andata, i curiosi anche, in giro ci sono solo più gli shifter e i run coordinator. I macchinisti hanno appena fermato i fasci, e dopo qualche aggiustamento si preparano a rimetterne in circolo dei nuovi. Può sembrare in credibile, ma in queste due ore abbiamo (probabilmente) raccolto più eventi di minimum bias che in tutto il run a 900 GeV di Dicembre scorso: le cose qui hanno subito un’accelerazione tale da faticare a crederci, siamo veramente entrati in una nuoca era! Adesso non resta che sperare che le cose continuino così bene, che il ritmo della presa dati non rallenti, e che ovviamente non ci sia nessun incidente.

La diretta della giornata finisce (probabilmente) qui. Ci sarebbero tante cose ancora da raccontare (ah, come mi piacerebbe regalarvi anche qualche retroscena. Ma mi sa che non posso proprio!), e, come qualcuno ha chiesto, sarebbe interessante fare il punto e spiegare un po’ meglio dove siamo oggi, e dove andremo domani. Magari più tardi, più facilmente nei prossimi giorni. Stay tuned.

Il primo articolo di fisica di ATLAS! 17 marzo 2010

Inviato da Marco in : ATLAS, Fisica 12 commenti

Oggi, dopo una gestazione laboriosa e meticolosa, ATLAS ha finalmente sottomesso a Physics Letters B il suo primo articolo di fisica con risultati e misure dai primi dati di LHC presi nel Dicembre scorso, articolo dall’accattivante titolo: Charged-particle multiplicities in pp interactions at sqrt(s) = 900 GeV measured with the ATLAS detector at the LHC. Evviva!

Ok, d’accordo, se non siete dei fisici delle particelle è probabilmente difficile che il titolo vi faccia saltare sulla sedia (ma l’evento in sé dovrebbe comunque): in effetti non abbiamo scoperto nessuna particella esotica (con quei dati non ne avremmo avuto semplicemente la possibilità), né confermato o smentito nessuna teoria. Anche se, in fondo, quest’ultima cosa non è poi completamente vera.

Mi spiego: come già ALICE e CMS (noi siamo stati più lenti, o più attenti, dipende un po’ dai punti di vista ;-) ), siamo andati a misurare quante particelle cariche vengono prodotte nelle collisioni tra due protoni a un’energia nel centro di massa di 900 GeV in certe direzioni, oppure con una certa energia. Questo genere di misure è rilevante perché viene confrontata, come forse potete intuire dai grafici qui sotto, con tutte le previsioni teoriche dello stesso processo da parte dei simulatori MonteCarlo.

In sostanza, nelle due figure qui sopra le serie di puntini neri sono la nostra misura, mentre le linee continue le diverse predizioni teoriche, o meglio, i diversi modi di calcolare la predizione teorica. Come potete forse notare, ci sono zone più o meno ampie in cui la misura e il calcolo della predizione teorica non sono in buon accordo: questo è di per sé un risultato interessante! Potrebbe essere la misura ad avere qualche problema (ma l’errore che proponiamo, misurato dalle bande verdine, è grande e dovrebbe veramente includere tutto), o la teoria leggermente sbagliata (difficile), o il modo che abbiamo per calcolare le predizioni della teoria a non essere perfetto (più probabile). Calcolare le predizioni delle teorie e confrontarle con la realtà è il sistema che abbiamo per valutare quanto bene abbiamo capito come funzionino le cose, e quando affilati siano i nostri strumenti teorici.

A margine, un paio di dettagli di folklore. L’articolo è complessivamente lungo 40 pagine… di cui ben 16 solo di nomi dei firmatari: per fortuna che sono state messe al fondo! Da un anno a questa parte, e ancora per un anno, il sempre-vostro è tra le altre cose il responsabile dello stile dei plot di ATLAS. Ovvero, fornisco gli strumenti tecnici per produrre dei plot un po’ uniformi e compatibili (lo sapete: siamo più di duemila!) e insieme con il comitato di Physics Coordination mantengo le “regole” di formattazione delle figure (colori compresi!). E faccio il cane da guardia. Provate dunque a immaginare che fatica sono stati gli ultimi due mesi: oltre al normale lavoro tecnico e di analisi, anche dover alzare la mano a ogni meeting per dire “quel colore non va! ATLAS va scritto in Helvetica corsivo grassetto! Nessun bordo intorno alle legende!” e amenità simili. Uno spasso.