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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’!

ICHEP Day 3: jets! 24 luglio 2010

Inviato da Marco in : Fisica, ICHEP 2010 1 commento finora

Saturday sessions were not really well attended. if we exclude the one on CP violation, CKM and Rare Decays that succeed in packing a lot of people in one of the smaller rooms. Maybe the average ICHEP participant decided to make the grasse matinee, or simply to be a tourist in the City of Light in a very nice and sunny day. Still, in the semi-empty rooms there were lots of interesting things to be learned.

For instance, I was eager to attend the session on Perturbative QCD, Jets and Diffractive Physics: partly because some of the results I have been working on in the last months were presented there, partly because I wanted to know how CMS was doing on the same subject, but mainly because I wanted to know how the LHC experiments are doing on the jet measurements. Jets are in fact copiously produced in the 7 TeV LHC collisions, and even with the not huge amount of data we have collected up to not, ATLAS and CMS are in fact already capable to make nice measurements, and, in a sense, already unique ones.

Tancredi presenting jets from ATLAS

I was not disappointed: Tancredi, that was presenting the jet measurements for ATLAS, opened his talk with a nice historical reminders: there was a time, nearly 30 years ago, when jets were seen for the first time at an hadronic collider (and presented in Paris!). Those were days when a physicist could get excited for a a di-jet event with a 140 GeV invariant mass, produced in hadronic collisions at a center of mass energy of 540 GeV. Today the hype is about di-jet events of 2 TeV invariant mass: it seems to me that such a comparison helps to put things into a humbling perspective, reminding us how much road has been done, how mush is still to do, and that we are all standing on the shoulders of giants.

Both ATLAS and CSM had impressive first cross section measurements for single jets and di-jet objects, already binned in different rapidity regions, and up to unprecedented di-jet masses. And the agreement with the NLO QCD theory calculation is already impressive, despite the data uncertainties are not yet the best possible!

In this particular respect, I was not completely satisfied of the way the CMS explained their approach to get the 5-10% jet energy scale they claim. They certainly have several ratio measurements that reduce the impact of the systematic uncertainty on this quantity, but I’m anyway still curious! And since the data uncertainty is still the dominant one for the cross section measurement of both experiments, and it’s mainly driven by jet energy scale, it’s a point that will become very relevant as soon at the statistics will be large enough to make precise measurements in previously unexplored p_T and m_{1,2} ranges. This moment is certainly not far in time!

Of course pQCD is a nasty beast, and as soon as one starts to compare his jet results with some tune of his preferred MonteCarlo, he can be assured that someone will ask how much the chosen tunes are reliable, how well they fits with the low energy data from previous experiments, how well he know the MC authors… :-) I suspect a human component in this aggressive questioning: like it or not, jets are really the only domain in which the LHC experiments have already overtaken the Tevatron analyzes in mass reach. Thing that both the speakers did not fail to remind to the audience, and that might have not pleased everyone!

ICHEP Day 2: Higgs at Tevatron, Higgs at LHC, Higgs on the BBC 24 luglio 2010

Inviato da Marco in : Fisica, ICHEP 2010 2 commenti

Friday afternoon I sat again in a relatively packed room for the Higgs session. The effect of the rumor seems to fade away, but there is still quite a buzz around the Tevatron Higgs searches, especially because our friends are professionally distilling their results at a tantalizing pace, and – in case you missed that – the final Tevatron combination will be shown only on Monday :-)

Every Higgs search channel at Tevatron in has its peculiarities and its reasons of interest (since I’m working on the $H\to\gamma\gamma$ search at LHC myself, I was for instance particularly interested by this presentation), but what that I always find impressive in these session are not the single analyzes, but the combination of them.

What is rather clear in fact is that neither CDF nor D0 have enough sensitivity and data to see the Higgs (or claim it does not exist) in a single decay channel. Take for instance the $\gamma\gamma$ channel I was mentioning before: with this channel only both the Tevatron experiments can today only place a limit on the Standard Model Higgs boson production around 20 times the SM cross section.

On the other hand, this channel can add about 5% sensitivity to the combined SM Higgs combinations, and plays an especially important role in the mass region around 130 GeV. Similarly, dozens of other channels can bring their small but important contribution to the global sensitivity. Have a look for instance at the list of Higgs searches that are combined by D0:

or at the impressive combination of the CDF limits for all the channels they are looking at:

Putting all these searches together is an industrial work, with a non negligible effort of standardization of the results format, both by the different analysis teams in a collaboration and by the two collaborations. It’s something ATLAS and CMS have to learn to do quickly: as it came out during the session, there already exists a combined ATLAS-CMS effort for the statistical combination of their results, and very recently a first exercise of LHC Higgs results combination was performed, but the road to reach the current Tevatron expertise and organization is still rather long.

But – don’t you know? – the Tevatron combination will only be presented on Monday, so let’s still stick to the separated D0 and CDF ones. As you can see for the previous plot, CDF was lucky and was able to reach sensitivity to the SM at 165 GeV alone. D0 was slightly less lucky, but is nearly there too: congratulations!

The most interesting questions to the Tevatron experiments during the session were all rotating around the same subject: how much more data wold they need to bring their curves below 1 along all the mass range? It’s certainly a very relevant question: as you can see form the the ATLAS and CMS talks at the same session, the LHC experiments will need time since we can reach similar sensitivities, and in the meanwhile the Tevatron would certainly like to keep on taking data as long as possible. This is such a hot subject these days that it has percolated to the media, as the D0 speaker reminded us:


It’s certainly no easy to answer: how much would the CDF and D0 sensitivity curves would move toward 1 with twice the luminosity they have today? And with three times? Taking into account that to improve the sensitivity by a factor $N$ one needs $N^2$ the luminosity, they certainly still need quite a lot of additional data. And even if they claim they can improve the analyzes further more, and maybe include some other remote channel they might still miss in the combination, statistics will still play the dominant role. But if I were them, I would certainly try to keep on running anyway as long as I can.

ICHEP Day 1: ATLAS and CMS electrons and photons, and some Tevatron Higgs searches 22 luglio 2010

Inviato da Marco in : Fisica, ICHEP 2010 aggiungi un commento

I mostly kept my program.

Mostly, because I arrived slightly late at the Palais des Congres for the afternoon session (the French waitress at the creperie just in front of the Saint Paul church was so slow…): Salle 252B was already so packed I was not able to enter, and I decided to head directly to Salle Maillot for the LHC-calorimetry-electron-and-photon session. Pity, I missed Erik Verlinde’s talk. Someone told me during the reception that apparently his presentation was followed by quite a discussion: is there any theorist out there that attended the session and wants to report?

ATLAS and CMS calorimetry, electrons and photons

In a nutshell: both the ATLAS and CMS electromagnetic calorimeters are doing rather well, thanks for asking :-) More seriously: both the experiments seem to have successfully used a fair amount of integrated luminosity at 7 TeV to commission their electron and photon triggers, reconstruction algorithms and selection procedures. And, even if probably neither of them would ever put it in this way, both the experiments still sees some small discrepancy between data and MonteCarlo in some of the variable used for the particle identification. I would dare to say that the main difference between the two is in the way the ATLAS and CMS speakers decided to address this point. The discriminating variable used to select electrons and photons don’t exactly look the same in data and MC? When asked, the ATLAS speaker simply acknowledged the mismatches, and minimized saying that there’s still some “work in progress” needed to understand and solve the issues. With similar material, the CMS speaker simply flashed through the plots claiming fair-to-reasonable-to-excellent agreement for all of them. By looking in more details the graphs at the end of the session (and peering to some of the posters related to the same subject), I must admit that – despite the impression someone could have had at the end of the session – I have some hard time to conclude that one experiment is doing better that the other. I’m tempted to say that the only real difference – but I’m of course exaggerating and kidding – is their public relation strategy :-) In the next days we’ll see more physics-oriented results related to electrons and photons: I’m curious to see if things will get more explicitly different.

P.S. the ATLAS J/\psi peak obtained using the tracks’ p_T is finally taking advantage of the bremsstrahlung recovery fit that was missing at pLHC, and a fair comparison with CMS can now be done.

Low and high mass Higgs searches at Tevatron

After the coffee break and the talk on Material mapping in ATLAS, I tried to enter again Salle 252B for the first Higgs at Tevatron session. Not an easy task: probably thanks to the rumor spread in last weeks, everyone was eager to see if there was really something to get excited about. Just to give you an idea, I finally managed to enter, but I had to sit on the floor for most of the session…

Sitting on the floor at the Higgs-at-Tevatron session

Not all of the searches at low Higgs mass were presented today, and the speakers were so kind to remind us at every single talk – in a perfectly orchestrated PR action – that the CDF combination and D0 combination will only be presented tomorrow, while for the full Tevatron combination we will have to wait until Monday at the plenary talk. I leave to you to browse the plots on the transparency, and eventually to try to do a combination by eye. I would probably bet on and larger exclusion region at high mass (easy). Someone braver – with a bit of imagination and a leap of faith – may imagine some kind of excess at low mass (but this is fiction, and I’m not good at it).

Three lines on the reception

Imagine 1088 hungry physicist packed in a small hall at the end of a long first day. Results: the waiters could not even go from the kitchen to the central bouvette with their finger-food trays, they got systematically intercepted along the way, and the trays emptied by a storm of locusts!

La luminosità da sola non basta 19 luglio 2010

Inviato da Marco in : Fisica, ICHEP 2010 1 commento finora

Un mese e mezzo fa mi dilettavo a fare l’indovino, e cercavo di indovinare che cosa ATLAS e CMS avrebbero mostrato a ICHEP in funzione della luminosità integrata che avrebbero raccolto nelle settimane a venire. ICHEP incomincia tra un paio di giorni: in linea di principio oggi dovremmo essere in grado di rivedere quell’elenco, e fare delle previsioni più che dignitose dei risultati di LHC che vedremo a Parigi.

Iniziamo con la luminosità. Quanta ne è stata fornita da LHC, e messa nel sacco dagli esperimenti? La risposta alla prima parte della domanda si trova sulle pagine web del LHC Programme Coordination, da cui ho preso questo grafico:

Fino ad oggi la macchina ci ha dunque gentilmente regalato un po’ più di 250 nb-1: niente male. Ma se LHC fornisce luminosità, gli esperimenti devono raccoglierla, e la presa dati non è necessariamente efficiente al 100%: i rivelatori potrebbero infatti non essere pronti quando viene dichiarato il segnale di “fascio stabile”, o alcuni dei loro componenti potrebbero funzionare a singhiozzo durante un run, persino imponendo un arresto e ripresa della presa dati.

In questo senso, gli esperimenti non se la sono cavata affatto male: come potete verificare dal grafico qui sopra, la presa dati di ATLAS è stato globalmente efficiente al 94% dalla fine di Marzo. Di nuovo, niente male! Non sono stato capace di trovare un risultato pubblico simile per CMS, per cui farò l’ipotesi ingenua che abbiamo un’efficienza simile (ehi, non c’è nessuno di CMS lì fuori che mi possa indicare un grafico pubblico simile?), o persino migliore. Ci ritroviamo dunque con poco meno che 250 nb-1: secondo la lista, potremmo scommettere con una certa sicurezza su un’evidenza di W e Z (e magari su una prima coraggiosa misura di sezione d’urto, perlomeno per il W), sulle misure di elettroni, fotoni e magari persino muoni diretti, e su un sacco di misure di jet.

Ma la luminosità da sola non basta. Per poter essere mostrati a una conferenza, i dati devono prima essere ben compresi (e questo richiede tempo), e i risultati devono venire approvati (questo richiede persino più tempo, come Gordon ci ricordava di recente). Per esempio, una buona parte delle procedure di approvazione dei risultati di ATLAS per ICHEP ha avuto luogo durante l’ultima ATLAS Week a Copenaghen, circa tre settimane fa! Date un’occhiata al plot delle luminosità per rendervi conto di dove eravamo allora: manco a farlo apposta, LHC ha deciso di aumentare il numero di protoni per bunch e il numero di bunch proprio immediatamente dopo!

Ok, nessuno di noi è così pigro da non (perlomeno tentare di) aggiornare i suoi risultati con 10 volte tanto o più di dati. Ma più dati significa risultati più precisi, e – che ci crediate o meno – risultati più precisi significano più cose da capire. Il punto è quelle discrepanze che si nascondevano sotto le fluttuazioni statistiche un mesetto fa adesso fanno chiaramente capolino per dire: “Ciao! Prova un po’ a capire che cosa sono e che cosa voglio dire…”. Come sempre, le cose sono spesso più complicate di quanto sembri all’inizio.

In questi giorni sia ATLAS che CMS stanno febbrilmente rivedendo i risultati dell’ultim’ora che usano la più grande quantità di dati possibile, e so che ci saranno ancora dei meeting di approvazione da entrambe le parti martedì e mercoledì (ICHEP inizia giovedì!). Sono proprio ansioso di vedere che cosa ci verrà proposto!

(Questa è la traduzione di un post scritto per Blogging ICHEP 2010)

Luminosity is not the whole story 17 luglio 2010

Inviato da Marco in : Fisica, ICHEP 2010 6 commenti

One month and a half ago I was playing the fortune-teller, and trying to guess what ATLAS and CMS will be showing at ICHEP as a function of the integrated luminosity they would have collected. ICHEP will start in a few days: today in principle we should be able to revisit that list, and to make more-than-educated guesses on the LHC results we will see in Paris.

Let’s start with the luminosity. How much of it have been delivered by the LHC and secured by the experiments? The answer to the first part of the question is on the LHC Programme Coordination web pages, from which I took this plot:

As of today, the machine gave us more than 250 nb-1: not bad at all. But if the the LHC delivers luminosity, the experiments have to record it, and the data taking is not necessarily 100% efficient: the detectors might not be ready when the “stable beam” flag is declared, or some of their parts can malfunction during the run, maybe even forcing to stop and restart the data recording.


In this respect, the experiment did rather well: as you can appreciate from the plot above, the ATLAS data taking was globally around 94% efficient since the end of March. Again, not bad at all! I was not able to find a similar public plot for CMS, so I will naively assume a similar efficiency (anybody from CMS out there, that can point me to a public results?), or even a better one. We are then left with slightly less than 250 nb-1: According to the list, we could then safely bet on a W and Z evidence (and possibly on a bold first cross section measurement, at least for the W), on measurements of prompt electrons, photons and maybe muons, and on a lot of jet-related items.

But luminosity is not the whole story. In order to be shown at conferences, data have to be properly understood (and this take time), and results have to be approved (and this can take even more time, as Gordon recently reminded us). For instance, a good part of the ATLAS result-approval procedure for ICHEP took place during the last ATLAS week in Copenaghen, nearly three weeks ago! Look again at the luminosity plot, and see where we stood then: the LHC decided to increase the number of protons per bunch and the number of bunches immediately after!

Ok, none of us would be so lazy not to (at least try to) update the results with 10 times or more the data. But more data means more precise results, and funnily enough more precise results means more things to be understood. The point is those discrepancies that were hiding under the statistical fluctuations a month ago are now clearly rising their head to say “Hello! Try to guess what I am and what I mean…”. As usual, things are often more complicated that they seem at the beginning.

These days both ATLAS and CMS are hectically reviewing the last-minute results exploiting the largest data samples possible, and I know there will still be approval meetings on both sides next Tuesday and Wednesday (ICHEP begins next Thursday!). I am really looking forward to see what we will get!

(post scritto per Blogging ICHEP 2010. La traduzione arriva quanto prima è qui)

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