Borborigmi di un fisico renitente http://www.borborigmi.org Scienza e opinioni di frontiera Mon, 22 Jun 2015 16:48:19 +0000 it-IT hourly 1 It's all about the Higgs! http://www.borborigmi.org/2015/06/12/its-all-about-the-higgs/ http://www.borborigmi.org/2015/06/12/its-all-about-the-higgs/#comments Fri, 12 Jun 2015 19:19:23 +0000 http://www.borborigmi.org/?p=8612 LH2015_panorama_1.800pxOgni due anni, nel paesino che precede Chamonix nella valle francese sulla quale torreggia la catena del Monte Bianco, si tiene un incontro tra fisici teorici e sperimentali dal formato particolare. Per quasi tre settimane, in due sessioni di 10 giorni l'una, i partecipanti al Workshop di Les Houches, discutono, calcolano, simulano, producono grafici e […]]]> Ogni due anni, nel paesino che precede Chamonix nella valle francese sulla quale torreggia la catena del Monte Bianco, si tiene un incontro tra fisici teorici e sperimentali dal formato particolare. Per quasi tre settimane, in due sessioni di 10 giorni l'una, i partecipanti al Workshop di Les Houches, discutono, calcolano, simulano, producono grafici e cifre, e provano a immaginare come fare avanzare la fisica delle particelle delle alte energie.

Non è una vera e propria conferenza: se si escludono le presentazioni introduttive del primo giorno, nel resto del periodo si lavora per davvero. Per un fisico sperimentale è un'esperienza particolarmente interessante: la maggior parte dei partecipanti sono infatti teorici, e confrontarsi in diretta con i colleghi "calcolatori" è molto arricchente.

Il workshop non si tiene in un albergo tradizionale, ma in una struttura diffusa di proprietà dell'Università di Grenoble, formata da una decina di chalet in mezzo al bosco con una decina di stanze ognuno, e da un edificio centrale con sale riunioni e una biblioteca. Per molti versi, sembra di essere in colonia, o, come faceva notare un collega americano del MIT, sembra di essere tornati ai tempi dell'università.

Per partecipare è necessario proporre la propria candidatura e passare una selezione: i posti sono limitati, ed essere in pochi, non è solo una necessità logistica, ma anche un prerequisito importante per il buon funzionamento del workshop. In altre parole permette  quello che chiamiamo "lo spirito di Les Houches". Io ho la fortuna di far parte del comitato di organizzazione, il che mi garantisce un posto privilegiato!

Nelle pause, la vista mozzafiato dallo spiazzo dell'edificio centrale, quello dove si trova l'auditorium e le sale riunione, è questa:

LH2015_panorama_1.800px

che diventa così al tramonto:

LH2015_panorama_2.800px

Molto tardi alla sera, finite le discussioni e i conti, ci si riunisce nel baretto del ristorante, per giocare a ping-pong, a calcetto, o per suonare e cantare. Può succedere  così che, l'ultima sera della prima sessione dedicata al Modello Standard e al bosone di Higgs, si componga una canzone da lasciare come sfida ai partecipanti della seconda sessione, dedicata ai modelli di fisica al di là del Modello Standard. La qualità è quella che è, ma è stata una composizione quasi in diretta: "it's all about the Higgs!" :-)

Because you know it's all about that Higgs,
'Bout that Higgs, no SUSY
It's all about that Higgs, 'bout that Higgs, no SUSY
It's all about that Higgs, 'bout that Higgs, no SUSY
It's all about that Higgs, 'bout that Higgs
Higgs Higgs Higgs

Yeah it's pretty clear, there ain't no BSM
But we can fake it, fake it and we can give it them
I got that boson ' that all the theorists chase
Got all the right bumps in all the right places
I see the theorists working ' on that EFT
We know that shit ain't real
So don't you give it me
If you got beauty beauty just raise 'em up
'Cause every inch of you is perfect
From the bottom to the top

Yeah, my momma she told me you gotta cut on pt
Cause elsewise you'll see things detectors just cannot see
There won't be no supersymmetric discovery
cause if that's what you're into
you'll be swamped by QCD


© Marco @ Borborigmi di un fisico renitente, 12/06/2015. (Some right reserved)| Permalink | 11 commenti
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LHC a 13 TeV: la nuova fisica potrebbe essere dietro l'angolo, ma c'è parecchio da sudare http://www.borborigmi.org/2015/06/03/lhc-a-13-tev-la-nuova-fisica-potrebbe-essere-dietro-langolo-ma-ce-parecchio-da-sudare/ http://www.borborigmi.org/2015/06/03/lhc-a-13-tev-la-nuova-fisica-potrebbe-essere-dietro-langolo-ma-ce-parecchio-da-sudare/#comments Wed, 03 Jun 2015 21:45:36 +0000 http://www.borborigmi.org/?p=8596 ATLASStamattina, 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 […]]]> 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!


© Marco @ Borborigmi di un fisico renitente, 03/06/2015. (Some right reserved)| Permalink | 15 commenti
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Domani sarà un grande giorno (per LHC) http://www.borborigmi.org/2015/06/02/domani-sara-un-grande-giorno-per-lhc/ http://www.borborigmi.org/2015/06/02/domani-sara-un-grande-giorno-per-lhc/#comments Tue, 02 Jun 2015 20:47:43 +0000 http://www.borborigmi.org/?p=8593 La sera prima ci si preparaSe tutto va dritto (e visto lo stato delle cose, non vedo perché non dovrebbe) domani mattina LHC inizierà a produrre collisioni a 13 TeV buone per farci della fisica. Il che significa, dopo alcuni giorni di prova e di fasci "quieti" senza troppa sovrapposizione di eventi, che la luminosità prodotta dall'acceleratore aumenterà, con l'aggiunta […]]]> La sera prima ci si prepara

Se tutto va dritto (e visto lo stato delle cose, non vedo perché non dovrebbe) domani mattina LHC inizierà a produrre collisioni a 13 TeV buone per farci della fisica. Il che significa, dopo alcuni giorni di prova e di fasci "quieti" senza troppa sovrapposizione di eventi, che la luminosità prodotta dall'acceleratore aumenterà, con l'aggiunta graduale di nuovi pacchetti di protoni, e l'aumento del numero di protoni per pacchetto. Restate sintonizzati.


© Marco @ Borborigmi di un fisico renitente, 02/06/2015. (Some right reserved)| Permalink | 10 commenti
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Il modo giusto di sbagliare http://www.borborigmi.org/2015/06/02/il-modo-giusto-di-sbagliare/ http://www.borborigmi.org/2015/06/02/il-modo-giusto-di-sbagliare/#comments Tue, 02 Jun 2015 20:17:38 +0000 http://www.borborigmi.org/?p=8591 banner_sbagliareUna decina di giorni fa sono stato invitato da Alessandra Colonna (che ringrazio!) a partecipare a un dibattito intitolato "Il modo giusto di sbagliare" (che, ironia della sorte, è anche il titolo di un libretto di Houdini che descrive le tecniche di imbonitori, truffatori e criminali vari), dibattito organizzato a Milano da Bridge Partners, una società esperta […]]]> Una decina di giorni fa sono stato invitato da Alessandra Colonna (che ringrazio!) a partecipare a un dibattito intitolato "Il modo giusto di sbagliare" (che, ironia della sorte, è anche il titolo di un libretto di Houdini che descrive le tecniche di imbonitori, truffatori e criminali vari), dibattito organizzato a Milano da Bridge Partners, una società esperta in negoziazione, che ogni anno mette in piedi un evento di formazione un po' particolare destinato a quadri d'impresa curiosi.

Si è trattato di un contesto piuttosto diverso da quello accademico in cui di solito mi ritrovo a presentare, insegnare o discutere. Il che è cosa buona: sono convinto che faccia bene confrontarsi con ambienti diversi: mette in movimento il pensiero, porta stimoli nuovi, e soprattutto costringe a uscire fuori dalla propria zona di conforto.

Insieme a me, partecipavano all'evento una professoressa di psicologia sociale, un manager esperto di risorse umane, un consulente e uno sportivo di alto livello.  Io ero 'la voce' dello scienziato. L'incontro era moderato da Rosalba Reggio, giornalista del Sole24Ore. I miei compagni di chiacchiera si sono rivelati tutti simpatici, preparati e profondi, ognuno con una storia interessante da raccontare e un messaggio da condividere. Contrariamente alle mie prevenutissime aspettative, ho scoperto una sintonia di pensiero con Salvatore De Rienzo, il consulente, che in partenza pensavo sarebbe stata la persona più lontana da me: ah, quanti pregiudizi nelle nostre piccole testoline!

Siccome mi piace arrivare preparato, prima dell'incontro avevo buttato giù un po' di appunti, provando a rispondere, dalla mia angolazione, alle domande che Rosalba Reggio ci aveva mandato come traccia. Ho pensato di incollarli qui sotto, più per promemoria personale che per altro, aggiungendo qualche link. Magari servono a qualcosa.

banner_sbagliare

Il modo giusto per sbagliare. Domande e risposte per il dibattito

Esistono una sana e meno sana cultura dell’errore?

Parlo dal punto di vista dello scienziato, che è per forza parziale e non necessariamente valido per tutti gli ambiti. La scienza si basa sulla consapevolezza che eliminare l’errore sia impossibile, e dunque costruisce il suo modo di creare conoscenza condivisa proprio intorno a questa ammissione.

L’errore nella scienza ha facce diverse, due delle quali sono certamente sane e positive. La conoscenza scientifica avanza con il dialogo tra teorie e fatti sperimentali. Le teorie scientifiche sono sempre sbagliate, per definizione (dove “sbagliato” significa allo stesso tempo “approssimato”, ma anche “fallibile”, o meglio “sbagliato in potenza”). Lo scienziato convive con la consapevolezza che ogni teoria valida oggi, verrà superata, abbandonata e sostituita domani. Detto questo, non sempre questo meccanismo virtuoso funziona: le teorie sono sempre “dure a morire”. Anche nella scienza esiste una certa resistenza al cambiamento. La scienza è spesso portata come esempio virtuoso della gestione dell’errore, ma le cose sono ben più complesse nella realtà!

Argomenti da approfondire: falsificabilità di Popper; cambio del paradigma di Kuhn; Lakatos e la cintura protettiva delle ipotesi ausiliarie; la tesi di Duhem-Quine.

L’errore è viatico di miglioramento e quindi davvero “sbagliando si impara”? Tutti gli errori sono accettabili?

Non tutti gli errori sono accettabili, anche per lo scienziato. Se per le teorie essere “sbagliate” è un carattere inevitabile, per i fatti sperimentali  l’errore non è accettabile: un fatto sperimentale “sbagliato” è il peccato capitale dello scienziato!

Le misure sperimentali sono però sempre affette da un errore, che gli scienziati preferiscono chiamare incertezza. Stabilire il grado di affidabilità del risultato di un esperimento è un passaggio fondamentale e imprescindibile che occorre fare prima di rendere pubblico un risultato, ed è un’arte complessa.

Argomenti da approfondire: precisione vs. accuratezza; ripetibilità degli esperimenti (e se gli esperimenti sono unici, come quelli della fisica delle particelle?); esempi pratici di errore sistematico.

Nelle scienze sperimentali esistono diversi tipi di errore (statistico, sistematico), ed è particolarmente importante non confonderli e trattarli in modo adeguato. In particolare, l’errore sistematico (inerente al modo specifico in cui facciamo misure ed esperimenti) è molto subdolo, ed è proprio qui che si trova il confine tra un errore “sano” ed uno “meno sano”. Esistono allo stesso tempo il rischio di sovrastimare le incertezze (con un approccio troppo conservatore) rendendo inutili, o persino dannose, le misure, e quello di sottostimarle (con un approccio troppo aggressivo, fiducioso ed approssimatimo), cadendo in questo caso  in un errore che non è più incertezza, ma sbaglio vero e proprio.

Se è vero, allora perché fa “paura”?

L’errore che fa paura allo scienziato è lo sbaglio, non l’incertezza. In questo senso, lo scienziato ha sempre una soluzione per aggirare la paura dell’errore: se ha il minimo dubbio che qualche risultato possa essere affetto da una correzione inaffidabile, ha sempre come ultima risorsa la possibilità di “allargare le incertezze” per coprire la sua ignoranza.

Un esempio concreto: la misura della massa del bosone di Higgs in ATLAS, la calibrazione dell’elettronica di lettura del calorimetro, un contributo all'’incertezza finale grande quanto l’ampiezza della correzione stessa alla calibrazione.

Detto questo, gli scienziati sono persone, e questo modo di pensare così “sano” spesso cozza con ambizioni umanissime e il funzionamento della mente, che a volte può prendere il sopravvento rispetto agli strumenti di valutazione matematica che usiamo.

Un esempio nel campo della fisica delle particelle: i neutrini superluminali di OPERA nel 2011!

Errori umani: la necessità del protocollo di doppio cieco (e.g. esperimento di Benveniste su memoria acqua, debunking di Randi). Nella fisica delle particelle, procedure di blinding (e.g. nella ricerca del bosone di Higgs o di altra fisica esotica)

Materiale possibile: plot animato dei dati che portarono alla scoperta bosone di Higgs, per mostrare fluttuazioni nel tempo, e i possibili falsi picchi.

Un “campione” sbaglia come gli altri: il fatto di interpretare e vivere l’errore in un modo piuttosto che in un altro è una chiave di successo?

Un campione sbaglia di più: avere il coraggio di esplorare territori (e soluzioni) sconosciuti è pericoloso per definizione, e implica il rischio di fare più errori di quanti se ne farebbero restando nella propria zona di competenza.

Un leader deve ammettere un errore? Pensiamo a un capo che ammette di aver sbagliato, è realistico?

Realistico? Non so. I leader (aziendali, politici, scientifici) sono uomini come tutti: temono il giudizio degli altri, e non amano come tutti mostrare debolezze. Ma un leader infallibile è anche un leader inavvicinabile, e dunque l’ammissione di un errore è probabilmente una buona strategia per stabilire una cultura di collaborazione sana (e potenzialmente paritaria). Il problema sono le conseguenze di un’ammissione di errore: se la cultura non lo permette, un leader che ammette un errore è automaticamente un leader fallito, che si dimette. Una cultura che permette a tutti la ricerca e l’errore (che sono facce della stessa medaglia) è l’unica in cui anche il leader può sbagliare.

Che cosa crea una sana (o sbagliata) cultura dell’errore? I genitori, la scuola, l’ambiente di riferimento, il carattere …?

Sicuramente le agenzie educative primarie (famiglia e scuola). L’errore come possibile conseguenza di un’esplorazione di possibilità altre può venire incoraggiato come strumento pedagogico (vedi per esempio le scuole Montessori). In modo simile, famiglia e scuola possono castrare indicando l’errore esclusivamente come occasione di fallimento, e dunque insegnare l’idea che vada evitato a ogni costo.

Perché temiamo il giudizio degli altri?

Questa è una domanda per uno psicologo! Ci sarebbe da parlare di psicologia del branco e adattamento e crescita degli adolescenti nel gruppo dei pari, e le conseguenze sulla psiche adulta.

Un paio di argomenti vagamente correlati:

God complex (cfr. da Tim Harford, “Adapt”): è rassicurante (e seducente!) trovare spiegazioni (e soluzioni) semplici, la trappola è che spesso questa tendenza a “spiegare” ti fa piegare i fatti sperimentali alle teorie, e non viceversa.

Confirmation bias. Nel caso di OPERA, come possono aver sorvolato su un problema sperimentale così evidente e semplice a posteriori (una fibra ottica mal collegata nel sistema della misura del tempo)? C’era la misura del tempo di volo dei neutrini di MINOS, che apparentemente mostrava già (senza significatività statistica!) una velocità dei neutrini superiore a quella della luce.

Che cosa rende veramente utile l’errore?

Se un’organizzazione riesce ad accettare che sistemi complessi richiedono soluzioni complesse (e non soluzioni analitiche semplificate), allora l’errore diventa uno strumento per esplorare (e trovare) soluzioni inattese e altrimenti inaccessibili.

Argomenti possibili: try and error; algoritmi genetici; simulazioni Monte Carlo. Ci sono problemi senza soluzione “giusta”, occorre stabilire una metrica di successo e provare strade diverse.

L’altro aspetto riguarda l’ammissione che ogni conoscenza è, per definizione, limitata e imperfetta, e così ogni soluzione. Quantificare il grado di incertezza (l’errore della misura dello scienziato) è un altro prerequisito per avanzare senza bollare uno soluzione come “giusta” o “sbagliata”, ma piuttosto “adatta in questo margine di incertezza” per uno scopo specifico.

Quanto a livello individuale o aziendale o più ampiamente di contesto dell’errore è accettato e fatto oggetto di condivisione?

(Non sa, non risponde :-) )

Proposte concrete per rendere l’errore uno strumento nella vita professionale: come introdurre l’errore nei nostri contesti di lavoro in modo costruttivo?

Sarebbe interessante parlare di organizzazioni come Google che scelgono di permettere ai dipendenti di dedicare una frazione del proprio tempo a progetti “a perdere”, ovvero della necessità di spazi dedicati esplicitamente alla possibilità di esplorare sbagliando. Nel mondo della ricerca praticamente tutto il tempo è organizzato in questo modo (almeno in teoria!), questo genere di libertà di sbagliare, anche parziale, ha mostrato di poter dare ottimi frutti anche in ambito aziendale/produttivo.


© Marco @ Borborigmi di un fisico renitente, 02/06/2015. (Some right reserved)| Permalink | 9 commenti
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Perche le barche di metallo galleggiano, e i cucchiaini no? http://www.borborigmi.org/2015/05/26/perche-le-barche-di-metallo-galleggiano-e-i-cucchiaini-no/ http://www.borborigmi.org/2015/05/26/perche-le-barche-di-metallo-galleggiano-e-i-cucchiaini-no/#comments Tue, 26 May 2015 08:53:07 +0000 http://www.borborigmi.org/?p=8571 DafDaf 56 05-2015 p12Una cosa scritta per il numero di Maggio di DafDaf. Le mani nelle fotografie sono quelle di Giulia, aiutante preziosa e diligente in tutti gli esperimenti casalinghi. Buona lettura (e provate anche voi a casa)!   © Marco @ Borborigmi di un fisico renitente, 26/05/2015. (Some right reserved)| Permalink | 1 commento Archiviato in Scrivere […]]]> Una cosa scritta per il numero di Maggio di DafDaf. Le mani nelle fotografie sono quelle di Giulia, aiutante preziosa e diligente in tutti gli esperimenti casalinghi. Buona lettura (e provate anche voi a casa)!

DafDaf 56 05-2015 p12 DafDaf 56 05-2015 p13 DafDaf 56 05-2015 p14 DafDaf 56 05-2015 p15

 


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Le prime collisioni a 13 TeV sono arrivate! http://www.borborigmi.org/2015/05/22/le-prime-collisioni-a-13-tev-sono-arrivate/ http://www.borborigmi.org/2015/05/22/le-prime-collisioni-a-13-tev-sono-arrivate/#comments Fri, 22 May 2015 15:41:27 +0000 http://www.borborigmi.org/?p=8564 screen_shot_2015-05-21_at_09.22.21Durante 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 […]]]> screen_shot_2015-05-21_at_09.22.21

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.

atlas

 


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Collisioni preliminari http://www.borborigmi.org/2015/05/05/collisioni-preliminari/ http://www.borborigmi.org/2015/05/05/collisioni-preliminari/#comments Tue, 05 May 2015 14:23:30 +0000 http://www.borborigmi.org/?p=8548 Una delle prime collisioni registrate da ATLAS a 900 GeV nel 2015.Stamattina LHC ha consegnato ai suoi quattro esperimenti le prime collisioni protone-protone dalla fine del 2012. Si tratta di collisioni "preliminari", nel senso che i fasci che le hanno prodotte erano ancora ben lontani dall'energia di 6.5 TeV che ci aspettiamo quest'anno: circolavano infatti entrambi a 450 GeV, l'energia a cui i protoni entrano in LHC. In […]]]> Stamattina LHC ha consegnato ai suoi quattro esperimenti le prime collisioni protone-protone dalla fine del 2012. Si tratta di collisioni "preliminari", nel senso che i fasci che le hanno prodotte erano ancora ben lontani dall'energia di 6.5 TeV che ci aspettiamo quest'anno: circolavano infatti entrambi a 450 GeV, l'energia a cui i protoni entrano in LHC. In questo senso, LHC oggi ha funzionato solo da collisionatore, ma non da acceleratore. Come se non bastasse, i fasci non erano stabili, prerequisito fondamentale perché si possano prendere dati in modo continuativo. Nonostante questi aspetti, si tratta di un'ottima notizia. I macchinisti sono ben lanciati sulla strada che porterà alle collisioni a 13 TeV, e questa è una tappa intermedia, necessaria e prevista dalla tabella di marcia.

Per poter affermare che ci sono state delle collisioni in LHC, è necessario misurarle. Per quello che mi riguarda, la notizia migliore della giornata non sono dunque e collisioni in sé, ma il fatto che ATLAS sia riuscito a intercettarle e fotografarle. Questo qui sotto è un event display di una delle prime collisioni di stamattina: è un piacere rivedere tracce e deporti di energia arrivare dal cuore del rivelatore, proprio dove la fisica che vogliamo misurare avrà luogo.

Una delle prime collisioni registrate da ATLAS a 900 GeV nel 2015.

Una delle prime collisioni registrate da ATLAS a 900 GeV nel 2015.


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Chiacchiere di particelle e scienza con gli studenti di Torino http://www.borborigmi.org/2015/04/12/chiacchiere-di-particelle-e-scienza-con-gli-studenti-di-torino/ http://www.borborigmi.org/2015/04/12/chiacchiere-di-particelle-e-scienza-con-gli-studenti-di-torino/#comments Sun, 12 Apr 2015 14:12:00 +0000 http://www.borborigmi.org/?p=8528 YoungforSTEM_Delmastro_AvogadroMercoledì scorso, complici le vacanze post-pasquali, sono stato a Torino a discutere di fisica delle particelle con gli studenti dell'IIS Avogadro e del Liceo Cattaneo. L'evento è nato un po' per caso qualche mese fa, alla fine di una della presentazioni di Particelle familiari, quando sono stato gentilmente avvicinato da Roberta Balestrino e Cristina Vinattieri di Young for […]]]> YoungforSTEM_Delmastro_AvogadroMercoledì scorso, complici le vacanze post-pasquali, sono stato a Torino a discutere di fisica delle particelle con gli studenti dell'IIS Avogadro e del Liceo Cattaneo. L'evento è nato un po' per caso qualche mese fa, alla fine di una della presentazioni di Particelle familiari, quando sono stato gentilmente avvicinato da Roberta Balestrino e Cristina Vinattieri di Young for STEM, che mi hanno invitato a portare il LEGO e tutto il resto nelle loro scuole.

Per quello che posso dire io, l'incontro è stato interessante e simpatico. Grazie dunque a Roberta e Cristina, Faustina Tondolo e Tommaso De Luca, il preside dell'Avogadro, per la bella idea e l'ospitalità calorosa.

Foto di Matteo Giardino

Foto di Matteo Giardino

I miei ospiti hanno anche filmato l'incontro mandando persino in diretta lo stream del video. Se dunque voleste rivedere le mie pontificazioni, e soprattutto il botta-e-risposta con i ragazzi, metto il video dell'evento qui sotto. Le mie chiacchiere cominciano intorno al minuto 18 del video, ma vale la pena seguire anche l'allocuzione iniziale di Tommaso De Luca, e i saluti di Roberta Balestrino all'inizio.

Vi appiccico qui sotto anche le slide che ho usato per la mia chiacchiera iniziale, perché nel video non si vedono benissimo. Se poi tra i lettori ci fossero degli insegnanti interessati a organizzare qualcosa di analogo nelle proprie scuole, beh, sapete dove trovarmi, e possiamo parlarne. Il mio tempo libero è veramente limitato, ma magari troviamo un modo...


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Entrambi i fasci di LHC portati a 6.5 TeV! http://www.borborigmi.org/2015/04/12/entrambi-i-fasci-di-lhc-portati-a-6-5-tev/ http://www.borborigmi.org/2015/04/12/entrambi-i-fasci-di-lhc-portati-a-6-5-tev/#comments Sun, 12 Apr 2015 12:48:28 +0000 http://www.borborigmi.org/?p=8525 OP-vistar_2015-04-11_BothBeams6.5TeVSenza troppo clamore mediatico, ieri, intorno all'ora di pranzo, entrambi i fasci di LHC hanno circolato al massimo dell'energia prevista quest'anno, 6.5 TeV! Il primo fascio aveva già raggiunto questo valore record la sera del 9 aprile, il secondo fascio l'ha raggiunto un paio di giorni dopo. Il che significa che l'allenamento di magneti del […]]]> OP-vistar_2015-04-11_BothBeams6.5TeV

Senza troppo clamore mediatico, ieri, intorno all'ora di pranzo, entrambi i fasci di LHC hanno circolato al massimo dell'energia prevista quest'anno, 6.5 TeV! Il primo fascio aveva già raggiunto questo valore record la sera del 9 aprile, il secondo fascio l'ha raggiunto un paio di giorni dopo. Il che significa che l'allenamento di magneti del settore di LHC che ancora faceva le bizze è terminato, e che tutti i magneti sono ora in gradi di sopportare per un tempo sufficientemente lungo correnti adeguate a tenere in traiettoria protoni di queste energie. Bene!

Energie di 6.5 TeV per fascio significheranno collisioni a 13 TeV di energia nel centro di massa. Per le collisioni, però, serve ancora un po' di preparazione. Per ora i macchinisti stanno facendo circolare un solo pacchetto di protoni per fascio, per testare con cura il processo di accelerazione. Il prossimo passaggio consisterà nell'aumentare la popolazione del pacchetto, portandola al suo valore nominale previsto, 120 miliardi di protoni. A quel punto, una volta verificato che l'acceleratore sia in grado di mantenere in orbita alla massima energia un pacchetto così popoloso, i macchinisti aumenteranno gradualmente il numero dei pacchetti, formando per ogni fascio un vero e proprio treno di mucchietti di protoni.

Per le prime collisioni circoleranno soltanto 3 pacchetti da 120 miliardi di protoni per fascio, mentre per le vere e proprie operazioni, se tutto va bene, ogni fascio ospiterà un treno di più di 2800 pacchetti! Tenete d'occhio queste pagine, oppure il sito del commissioning di LHC, per aggiornamenti sui prossimi passi. Nei prossimi giorni, tempo permettendo, proverò a raccontarvi perché collisioni a 13 TeV siano necessarie per provare a individuare nuovi fenomeni non previsti dal Modello Standard, e perché ne servano così tante.


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LHC è ripartito (un settore alla volta, spruzzando protoni, a bassa energia) http://www.borborigmi.org/2015/04/06/lhc-e-ripartito-un-settore-alla-volta-spruzzando-protoni-a-bassa-energia/ http://www.borborigmi.org/2015/04/06/lhc-e-ripartito-un-settore-alla-volta-spruzzando-protoni-a-bassa-energia/#comments Mon, 06 Apr 2015 20:23:06 +0000 http://www.borborigmi.org/?p=8513 Un giro completo, e anche più! (immagine: CERN Control Centre)Se durante le libagioni pasquali avete gettato lo sguardo su qualche social network, probabilmente avete già intercettato la notizia. La mattina di Pasqua, dopo aver risolto i problemi che ne avevano ritardato la partenza, LHC ha finalmente ripreso le attività: i primi protoni sono circolati nell'acceleratore, e hanno attraversato (e colpito!) i quattro esperimenti. Mentre voi […]]]> Se durante le libagioni pasquali avete gettato lo sguardo su qualche social network, probabilmente avete già intercettato la notizia. La mattina di Pasqua, dopo aver risolto i problemi che ne avevano ritardato la partenza, LHC ha finalmente ripreso le attività: i primi protoni sono circolati nell'acceleratore, e hanno attraversato (e colpito!) i quattro esperimenti.

Se volete rivivere l'emozione della ripartenza, vi lascio andare a rileggere la cronaca in diretta. Qui invece proverò a chiarire un paio di aspetti di quello che è successo ieri, a spiegare che cosa è stato fatto e perché, e a dirvi come le cose dovrebbero evolvere nelle prossime settimane.

Un settore per volta. I protoni che circolano dentro LHC viaggiano a velocità prossime a quelle della luce (quanto prossime? Dipende dalla loro energia: qualche anno fa avevamo fatto insieme i calcoli). All'energia nominale dell'acceleratore, percorrono i 27 chilometri dell'anello ben 11000 volte al secondo. Lo ripeto, perché risuoni bene: percorrono un anello di ventisette chilometri undicimila volte al secondo! Come potete immaginare, a queste velocità non è banale mantenerne la traiettoria, ragione per cui LHC è dotato di una complesso sistema di controllo e "guida" dei fasci. Quando si (ri)accende un acceleratore di questo genere, i primi protoni non fanno dunque mai un giro completo al primo colpo, perché il sistema di controllo e guida deve essere (ri)tarato. Inizialmente i protoni avanzano un settore dell'acceleratore alla volta: ognuno degli otto settori che formano LHC viene aggiunto successivamente alla traiettoria, verificando di essere in grado di controllare il percorso corrispondente. Prima di concludere il primo giro completo, può dunque volerci parecchio tempo: potete quindi immaginare l'entusiasmo dei macchinisti quando, per la prima volta, i protoni tornano finalmente al punto di partenza. Nell'immagine qui sotto vedete due punti verdi su uno sfondo rosa: sono le tracce del passaggio di un pacchetto di protoni dallo stesso monitor di posizione: i protoni hanno fatto un giro completo, tornando (circa) nella stessa posizione! Evviva!

Un giro completo, e anche più! (immagine: CERN Control Centre)

Un giro completo, e anche più! (immagine: CERN Control Centre)

Una volta riusciti a controllare la circolazione dei fasci settore per settore, viene il momento dei "beam splash". L'idea è la seguente: si conduce un pacchetto di protoni fino alle soglie di uno dei punti dell'acceleratore dove alloggia un esperimento, e, per l'occasione, proprio in quel punto si tengono chiusi i collimatori del fascio. I collimatori sono delle finestre che servono a schermare quelle particelle del fascio che viaggiano troppo lontane dall'asse centrale, in modo che che solo quelle ben centrate vadano a collidere nel cuore degli esperimenti. Normalmente sono aperti a sufficienza perché la maggior parte dei protoni passi e giunga all'interno dei rivelatori: chiudendoli completamente, si mette invece una barriera tra tutte le particelle del fascio e il detector. Il risultato è che tutti i protoni sbattono contro la finestra chiusa, generando un enorme spray di particelle secondarie che investono il rivelatore... da un lato! Un evento di "beam splash" illumina dunque di particelle tutte le sezioni del rivelatori, sebbene le particelle arrivino dalla parte sbagliata: i "beam splash" giungono infatti dall'esterno del rivelatore, che è invece costruito per misurare le particelle prodotte da collisioni che avvengono al suo interno. Poco male: questi eventi non servono per studiare qualche fenomeno fisico, ma per verificare che i rivelatori funzionino: tutte le zone sensibili devono accendersi, e devono farlo al momento giusto. Le particelle prodotte nel "beam splash" attraversano infatti i rivelatori in lunghezza viaggiando circa alla velocità della luce, ovvero percorrendo  più o meno 30 centimetri in un nanosecondo. Gli estremi di un rivelatore come ATLAS sono separati da circa 40 metri, per cui la parte più prossima al collimatore colpito si accende decine di nanosecondi prima di quella più lontana. La misura dei tempi relativi dei vari segnali permette di verificare che tutte le parti del rivelatore siano in sincrono per particelle che arrivano dal cuore del detector. Qui sotto vedete un event display di ATLAS corrispondente a un "beam splash" di domenica mattina: il fascio arrivava da destra (i collimatori sono a circa 140 metri a monte e a valle del rivelatore, nel tunnel che precede e segue la caverna) e, come si nota, tutto il rivelatore si è in effetti acceso con un albero di Natale (o di Pasqua!).

(Immagine: ATLAS, CERN

(Immagine: ATLAS, CERN

I protoni che hanno attraversato LHC e i suoi rivelatori ieri viaggiavano all'energia di ingresso in LHC, quei 450 GeV a cui sono stati accelerati dal SPS. Il che significa che, per ora, LHC ha funzionato solo come una pista per protoni, dimostrando di riuscire a tenerli in traiettoria, ma non li ha ancora accelerati, né alle energie a cui ci ha abituati dal 2010 al 2012, né a quelle più alte a cui dovrebbe lavorare quest'anno. Le prossime settimane saranno dedicate proprio a salire gradualmente in energia, verificando che la macchina tenga la altissime correnti necessarie per curvare i protoni a quelle velocità, e che i fasci a quelle energie siano sufficientemente stabili. È un lavoro lungo e delicato, e, da quello che ne sappiamo oggi, per le collisioni vere e proprie, quelle con cui si misura la fisica, potremmo dover aspettare fino a maggio. Buona Pasquetta!


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