LHC First Physics, in diretta dal CERN 30 marzo 2010
Inviato da Marco in : ATLAS, CERN, Fisica, LHC 50 commentiNotte 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:
- 22:00-01:00 stable beams (no separation bump but beams in separate buckets)
- 02:00-03:00 injection of beams in the final bunch configuration and measurements of beam quality at 450 GeV
- 03:00-04:00 ramp to 3.5 TeV (separation bump on)
- 04:00-07:00 preparation for stable beams
- 07:00 first collisions with stable beams
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.
Martedì, in diretta dal CERN, le prime collisioni serie di LHC 26 marzo 2010
Inviato da Marco in : CERN, Fisica, LHC 9 commenti
Come annunciavo altrove, martedì 30 Marzo – salvo incidenti di percorso – dovremmo vedere le prime collisioni a 7 TeV in LHC. Da queste parti il giorno fatidico viene amorevolmente chiamato il media day: ci aspettiamo una pletora di giornalisti e troupe televisive, inviate esplicitamente all’evento e che bivaccheranno tutto il giorno all’ingresso delle sale di controllo a registrare se e come riusciremo a vedere questi benedetti protoni scontrarsi nel cuore degli esperimenti. Vi risparmio le consegne ufficiali: nella pratica, io mi terrò diligentemente alla larga dalla sala di controllo di ATLAS e farò il mio dovere da remoto, perlomeno fino a quando gli imbrattacarte di quartiere non alzeranno le tende. Spero che per allora laggiù non abbiamo finito lo champagne. Magari vi faccio un qualche tipo di live-blogging, vediamo.
Se la cosa vi interessa, il CERN organizza una diretta dell’evento via web per tutta la giornata: segnatevi l’indirizzo. C’è persino già un programma preliminare delle trasmissioni, giusto per avere un’idea di che cosa vi aspetta se decidete di dare un’occhiata.
Una raccomandazione: non aspettatevi eventi spettacolare e fuochi d’artificio. In generale – a meno di combinare qualche incidente – la fase della presa dati nella fisica delle particelle attuale tende a essere piuttosto noiosa, perché nella maggior parte del tempo non succede proprio nulla di speciale. È un effetto collaterale dell’andare alla ricerca di fenomeni rari annegati in un oceano di eventi normali: ogni giorno si carica il carretto di paglia e la si porta a casa, e nei mesi a venire la si spulcia pazientemente alla ricerca dell’ago. E pensate che noi si trova tutto questo persino eccitante!
LHC: collisioni a 7 TeV previste per il 30 Marzo 23 marzo 2010
Inviato da Marco in : CERN, Fisica, LHC 18 commentiLe operazioni preparatorie per il run 2010-2011 di LHC stanno andando decisamente bene, tanto che il Direttore Generale si è sentito sufficientemente sicuro da fissare ufficialmente una data per le prime collisioni a 7 TeV, il 30 marzo:
With beams routinely circulating in the Large Hadron Collider at 3.5 TeV, the highest energy yet achieved in a particle accelerator, CERN has set the date for the start of the LHC research programme. The first attempt for collisions at 7 TeV (3.5 TeV per beam) is scheduled for 30 March.
Ovvero, tra una settimana! Chissà se riuscirò a finire la serie su come funziona LHC in tempo?
LHC: due fasci a 3.5 TeV! 19 marzo 2010
Inviato da Marco in : Fisica, LHC, Mezzi e messaggi 19 commentiQuesta notte alle 5:23 I macchinisti di LHC sono riusciti a portare entrambi i fasci a 3.5 TeV ciascuno, e a farli circolare serenamente per un paio di minuti (e ormai sapete bene come questo voglia dire moooolti giri). Si tratta di un’ottima notizia, e, manco a dirlo, di un nuovo record mondiale per quanto riguarda le energie fatte raggiungere a una particella da mano umana. Perché ovviamente la natura se ne infischia altamente delle nostre velleità, e ci manda regolarmente protoni a energie più grandi svariati ordini di grandezza nei raggi cosmici, con buona pace dei millenaristi che si crogiolano con l’idea che LHC stia giocando con energie mai viste prima in natura.
Il programma dell’acceleratore di questi giorni è un po’ confuso. Per dire, fino a ieri pomeriggio sembrava dovessimo avere delle collisioni a 900 GeV questa notte, e vi risparmio le corse. Ma oggi finisce anche la settimana del CERN Council, e sicuramente il Direttore Generale voleva fortemente mostrare qualcosa di nuovo e spettacolare ai delegati
. Dunque è difficile dire esattamente quando arriveranno le collisioni a 7 TeV. Per adesso i macchinisti stanno lavorando all’intensità del fascio (quelli di stanotte erano fasci pilota, magrolini e poco intensi), e potrebbero volerci anche un paio di settimane prima che tentino di farli andare uno contro l’altro a quelle energie.
In linea di principio è previsto un grosso evento per i media verso la fine del mese, per il quale si vorrebbe mostrare ai giornalisti qualche collisione a 7 TeV (sorbole! Qualcuno in ATLAS sta persino preparando un event display nuovo di pacca per l’occasione), ma ovviamente sette o otto collisioni per la stampa non servono a molto per fare della fisica, per quale servirà invece prendere dati per molto più tempo. Nell’attesa, noi ce ne stiamo buoni, tesi e pronti, come indiani appostasti nella brughiera in attesa del passaggio dei bisonti. Il che vuol dire, più prosaicamente, che probabilmente mi toccherà lavorare anche nel weekend.
Iniezione 25 febbraio 2010
Inviato da Marco in : ATLAS, CERN, Fisica, LHC 8 commentiNo, dico, chissà, magari vi state chiedendo perché da settimane latito su queste pagine, non scrivo un piffero e trascuro persino i commenti. Nel caso siate inquieti per la mia sorte, potrebbe giovare sappiate che da queste parti siamo in attesa dell’iniezione del primo fascio di LHC per il periodo di run 2010-1011 a alta energia.
“Siamo in attesa” significa che il fascio potrebbe arrivare domani (a meno che non ci sia qualche altro piccolo quench controllato qui e là a guastare la festa), con i primi splash event immediatamente dopo. Le prime collisioni di routine a 900 GeV sono previste intorno all’8 Marzo, poi un mesetto di messa a punto e – salvo problemi – collisioni a 7 TeV a inizio Aprile.
Perdonerete, è un periodo un tantino convulso.
1 femtobarn inverso a 7 TeV, e niente rischi 5 febbraio 2010
Inviato da Marco in : CERN, Fisica, LHC 22 commenti
Dopo un mesetto di pausa passato a digerire i dati a 900 GeV e 2.36 TeV presi tra Novembre e Dicembre 2009, le operazioni di LHC tornano a essere d’attualità. La settimana scorsa c’è stato l’annuale meeting di Chamonix, quello un cui i macchinisti di LHC si ritrovano per fare il punto e decidere come operare nell’anno che viene. Quest’anno l’incontro era particolarmente importante: dopo i successi del run a bassa energia della fine del 2009, qui eravamo tutti in attesa di sapere a quale energia nel centro di massa avremo accesso nel 2010 (solo 7 TeV, o anche 10 TeV?) e quanti dati potremo raccogliere. Come sempre, le presentazioni del workshop sono disponibili a tutti sul web, e proprio oggi pomeriggio è in corso una serie di presentazioni riassuntive che i curiosi possono andare a guardarsi.
Il dilemma principale dei macchinisti è stato il seguente: possiamo portare la macchina (ovvero, alzare opportunamente le correnti dei magneti superconduttori) in condizioni di gestire fasci a 5+5 TeV senza rischiare una altro incidente? Come forse ricordate, le connessioni tra i magneti di LHC mostrano in troppi casi una resistività troppo alta per sopportare correnti elevate senza incorrere in fastidiosi archi voltaici. Le risposte del workshop possono riassumersi così:
- Nelle condizioni attuali (della macchina, delle connessioni tra i magneti), la macchina può funzionare serenamente a 3.5+3.5 TeV;
- Per andare a 5+5 TeV servirebbero interventi maggiori, molte delle connessioni tra i magneti dovrebbero essere rifatte, riparate o sostituite. Come potete immaginare, questo comporterebbe uno shutdown importante.
A questo punto, bisognava scegliere tra due scenari:
- Girare a 7 TeV per un po’, ma non troppo, fermarsi nella seconda metà del 2010 per le riparazioni minime necessarie (che richiederebbero tra le 14 e le 49 settimane, a seconda di quanto completa si vorrebbe la riparazione) per riprendere poi a 10 TeV per un altro po’. In questo scenario non si prenderebbe nessun dato nel 2011, e in ogni caso ulteriori riparazioni sarebbero necessarie per andare poi a 14 TeV (l’energia nominale di LHC).
- Girare a 7 TeV fino ad aver raccolto una quantità dignitosa e sufficiente di dati, eventualmente dunque anche un po’ nel 2011, poi fermarsi per un lungo shutdown (almeno un anno) per consolidare la macchina per portarla direttamente a 14 TeV, saltando il passaggio intermedio dei 10 TeV.
Non c’è stato molto gioco. Da ogni parte (i macchinisti, il management del CERN, gli esperimenti) ci si è detti d’accordo per il secondo scenario. La decisione presa è di operare LHC a 7 TeV fino a quando non si riesca a raccogliere 1 femtobarn inverso di dati, e in caso questo risultato si raggiunga prima della fine del 2010 (improbabile), fino alle fine del 2010. Poi ci si fermerà quanto serve per portare la macchina a operare a 14 TeV, mentre gli esperimenti passeranno il loro tempo a digerire i dati presi e (speriamo) produrre risultati.
È una buona scelta? Viste le condizioni, sicuramente si. Permette di non prendere rischi inutili, e di mettere noi fisici in condizione di masticare qualche risultato concreto. In fondo, a essere sinceri, ce lo aspettavamo, no? La cosa interessante da discutere adesso sarebbe: che cosa si può fare con 1 fb-1 di dati a 7 TeV? Cosa si può scoprire? Cosa si può escludere? Ne parliamo alla prima occasione.
Col-li-sio-ni! 23 novembre 2009
Inviato da Marco in : ATLAS, Fisica, LHC 49 commentiOggi poco dopo le 14 i due fasci di LHC hanno pensato bene di scontrarsi nel centro di ATLAS, dando vita alle prime collisioni prodotte da LHC e viste da un rivelatore. Vi lascio immaginare: un certo numero di tappi di champagne sono volati nella sala di controllo! Nel corso della giornata anche gli altri rivelatori, ALICE, LHCb e CMS, hanno avuto la loro dose di scontri frontali tra protoni.
Certo, c’è ancora un mucchio di roba da fare prima di poter dedicarsi alla fisica vera e propria, ma oggi è una vera emozione (e non un minore onore!) vedere che questi macchinoni giganti e ipercomplessi stanno funzionando a dovere, ricompensando gli sforzi e la costanza di tante persone per tanti anni (e mi si scusi la retorica e persino la commozione, ma non è veramente cosa da poco). Ecco un paio di event display, per lucidarvi gli occhi.
P.S.: non! sono! sicuro! di! aver! messo! abbastanza! punti! esclamativi!
Splash! 20 novembre 2009
Inviato da Marco in : ATLAS, Fisica, LHC 20 commenti
Ore 20:33. Il primo fascio di LHC dopo un anno di attesa bussava finalmente di nuovo alle porte di ATLAS.
Ore 20:38. Il fascio ha fatto due giri completi di LHC. Si direbbe che siamo di nuovo in pista.
Ore 22:02: “cattura” con le cavità a radiofrequenza del fascio 1. Abbiamo il primo fascio circolante del 2009!
Ore 22:08: 100000 giri! Ola-la-là! (e per gli aggiornamenti in tempo reale, consiglio a tutti lo stream di Twitter del CERN – ah! Come siamo avanti!).
Ore 22:14: un sacco di begli eventi.
Ore 23:18: anche il fascio 2 si sta comportando bene, ha già fatto mezzo giro in senso antiorario. Potrebbe valere la pena restare svegli ancora un po’ 
Ore 23:20: il fascio 2 ha raggiunto CMS, i cuginetti dall’altra sponda hanno avuto una nuova serie di beam splash dal lato opposto. Non dovrebbe mancare troppo perché pure noi da questa parte vediamo qualcosa arrivare dall’altra parte.
Ore 23:37: il fascio 2 ha raggiunto ATLAS! Ecco un display di un beam splash con il secondo fascio:
Ore 00:29: le cose sembrano andare veramente bene. “Cattura” del fascio 2, circolazione per 100000 giri, dump, nuova iniezione, e si ricomincia: sembra persino facile.
Nella sala di controllo di ATLAS si discute di allineamenti temporali e i trigger, ma l’eccitazione sta lasciando il posto alla fatica, e ai programmi per il futuro a brevissimo termine. Molti hanno finalmente chiuso i laptop, recuperato gli zainetti, e si preparano a rientrare: in Control Room nelle prossime ore resteranno in giro gli esperti necessari e gli shifter di guardia. Se il fascio continuerà a girare, la notte porterà probabilmente una serie di eventi di beam halo (eventi dovuti a particelle che viaggiano in parallelo al fascio) e magari beam gas (collisioni dei protoni del fascio con qualche molecola di gas residua nella beam pipe). Vedremo.
Il sottoscritto va a nanna, che Giulia ha già troppe ore di vantaggio, la sveglia alle 7 è comunque assicurata, e probabilmente domani (oggi!) mi tocca una riunione sullo stato delle cose in Control Room alle 9:30. Che nessuno rompa nulla mentre non ci sono, neh!
Il commissioning di LHC è terminato, il fascio è in arrivo 20 novembre 2009
Inviato da Marco in : ATLAS, Fisica, LHC 18 commentiDetesto il microblogging, ma in questi giorni frenetici – con LHC di nuovo in funzione e l’attesa spasmodica del fascio e dei primi eventi nei rivelatori – non posso fare molto altro.
Ergo, giusto tre righe (e un po’ di link da tenere d’occhio) per dire che mercoledì scorso il commissioning di LHC nel 2009 è ufficialmente terminato, e la macchina è passata completamente in mano alla gente che gestisce le operazioni per la circolazione dei fasci. Da parte nostra, ci aspettiamo i primi eventi di beam splash in ATLAS oggi. Oggi!
Update [16:30]: Oh! Guardate quei due bei plot che sono apparsi nella finestra di monitoring (che era tutta nera oggi a mezzogiorno). Per rispondere alla domanda di qualcuno nei commenti, quelli sono monitor di fascio lungo l’acceleratore. Le coordinate X e Y disegnano il profilo del fascio nelle due dimensioni. Il fatto che siano apparse, e che stia iniziando ad apparire qualcosa, significa semplicemente che stanno iniettando i protoni dentro LHC, e tarando i campi magnetici che li terranno in traiettoria (nel qual caso, vedremo un bel pallino colorato nel centro). È un buon momento per un caffè.
E mentre tutti si preoccupano dell’uccello 10 novembre 2009
Inviato da Marco in : Fisica, LHC 23 commenti
E mentre tutti si preoccupano dell’uccello, il primo fascio di LHC ha raggiunto CMS al Punto 5, dando origine ai primi eventi di beam splash in quel rivelatore. Qualche immagine qui.
L’anno scorso per un evento simile avevamo la fila dei furgoni delle tv del mondo davanti al portone. Quest’anno tutti sembrano interessati solo ai potenziali fallimenti. Misteri della comunicazione.
Per la cronaca, il fascio dovrebbe raggiungere ATLAS intorno al 23 novembre, se nulla va troppo storto nel frattempo. Vado a occuparmi di cose serie.
