Nel numero 3136 di Topolino in edicola domani, 30 dicembre 2015, c'è anche una storia particolare, scritta da Francesco Artibani e illustrata da Giuseppe Ferrario. Qualche tempo fa il Papersera, il quotidiano di Paperopoli, ha inviato Paperino e Paperoga a Ginevra a visitare il CERN: per l'occasione, il sottoscritto ha avuto l'onore di spiegare il Modello Standard ai paperi! Grazie a Francesco per l'opportunità, non capita tutti i giorni di accompagnare dei visitatori simili 🙂
Laura e Tova sono due colleghe di ATLAS che, oltre a fare le fisiche delle particelle, producono con Larry un bel podcast, In particular, "sulla fisica e lo scoprire nuova fisica alla frontiera delle alte energie". Nell'ultimo episodio hanno fatto un lavoro a mio parere superbo nel catturare al contempo l'eccitazione e la cautela di ATLAS nello rendere pubblica la "montagnola" nei dati con due fotoni di cui abbiamo parlato negli ultimi giorni. Tra gli altri, per ragione che vi saranno evidenti ascoltando, hanno anche intervistato anche il sottoscritto verso la metà della puntata. È in inglese, ma - che volete farci? - questa è la lingue che parla la fisica della particelle nel suo quotidiano. se fate lo sforzo, almeno potrete dire di avermi sentito parlare la lingua della perfida Albione (con accento texano, come dicono gentilmente Irene e Giulia)! Buona ascolto, e, se vi piace il formato, iscrivetevi.
Martedì scorso, per essere sicuri di trovare un posto a sedere al seminario di fine anno previsto per le 15 nell'auditorium del CERN di Ginevra, bisognava presentarsi almeno con due ore d'anticipo. Era dal 4 luglio 2012, data dell'annuncio della scoperta del bosone di Higgs, che non si sentiva una tale eccitazione nell'aria. La ragione? Procediamo con ordine.
(il resto, come promesso qualche giorno fa, su Le Scienze. Appiccico qui sotto i due grafici rilevanti, visto che di là non non ci sono. Tornate pure da queste parti per discutere...)
... domani pomeriggio alle 15 (o meglio, vista l'ora, oggi pomeriggio alle 15). Potrebbero esserci delle sorprese interessanti (e di più non vi dico, un po' perché non posso, un po' perché non ho nemmeno più la forza di digitare). Poi, ve lo garantisco, ne parliamo.
A molti la mia assenza prolungata da queste parti della rete non è passata inosservata. È vero, non ho scritto un rigo su Borborigmi da fine settembre. Le ragioni sono molteplici e intrecciate, ma possono sintetizzarsi così: da circa circa due mesi sto lavorando a un ritmo forsennato, dove "forsennato" vuol dire "tutti-i-giorni-dalle-8-a-oltre mezzanotte-weekend-compresi". Non ho mai insistito troppo su quanto sgobbo, ma gli ultimi tempi sono stati, e ancora saranno almeno fino poco prima di Natale, veramente molto intensi.
Perché? Mettiamola così: ATLAS ha raccolto dati a 13 TeV fino a un paio di settimane fa, li stiamo spremendo a fondo, e prima della pausa natalizia contiamo di rendere pubblici un bel po' di risultati. Insieme a molti altri, mi trovo veramente in prima linea in questo impresa, cosa che genera i ritmi tremendi (e eccitanti, che sia chiaro!). Se sopravvivo fino a metà dicembre, prometto che, dopo aver dormito per un paio di giorni di fila, vi racconto.
Nell'attesa, portate pazienza. Ne approfitto per segnalarvi un video fatto dai ragazzi di Science4Fun, che a metà ottobre sono passati a intervistarmi per fare un reportage sul CERN. A me il video, che si intitola "Vi porto al CERN", è piaciuto molto: credo che abbiano fatto un bel lavoro, con un giusto equilibrio tra contenuti e stile spensierato. Buona visione.
I lettori di Borborigmi mi scuseranno per l'assenza prolungata, ma le ultime settimane sono state piuttosto piene. La verità è che LHC ha ripreso le attività a inizio giugno, e da allora non abbiamo fatto altro che raccogliere il massimo delle collisioni a 13 TeV che siamo riusciti, e che analizzare i dati il più in fretta possibile. Gli ultimi risultati della prima tornata di analisi sono stati approvati ieri, per cui posso riprendere fiato per qualche minuto!
La corsa della ultime settimane è dovuta all'inizio dell'edizione 2015 della conferenza della European Physics Society, un appuntamento biennale a cui presentare tutte le novità nel mondo della fisica delle particelle. EPS 2015 ha preso il via ieri a Vienna: se nell'edizione del 2013 il bosone di Higgs era ancora l'ospite d'onore assoluto, chiaramente quest'anno tutti sperano di vedere qualcosa di intrigante nei dati nuovi. È un'aspettativa fondata? Vediamo un po'...
Come abbiamo spesso discusso su queste pagine, l'ingrediente fondamentale per osservare un fenomeno raro nelle collisioni di LHC è raccoglierne moltissime. LHC, però, non è un'utilitaria che si accende con un giro di chiave, e che va da 8 a 13 TeV in un'accelerata unica. Se il record di energia nel centro di massa è stato raggiunto in fretta, la luminosità istantanea, ovvero la quantità che misura il numero di collisioni nell'unità di tempo (e di superficie, a voler essere pignoli) è ancora piuttosto bassa. Sapevamo che la partenza sarebbe stata lenta e cauta, ma le cose sono andate ancora più a rilento del previsto.
Da inizio giugno ad oggi, ATLAS ha raccolto una quantità di dati pari a circa il doppio di quelli presi nel 2010, ma solo un duecentocinquantesimo di quelli presi tra il 2011 e il 2012. Come vedete, siamo ben lontani da avere una statistica sufficiente per riveder spuntare le tracce del bosone di Higgs tra i dati, e, in molti casi, per poter dire qualcosa sull'esistenza di nuovi fenomeni.
Certo, potrebbero esserci delle sorprese. La ragione principale per usare delle collisioni a un'energia maggiore è che la probabilità di produrre i fenomeni rari di cui andiamo a caccia aumenta in certi casi persino drammaticamente, mentre quella di ottenere tutti quei fenomeni che chiamano "rumore di fondo" cresce in modo meno forte. Il che significa che una scoperta per cui sarebbe servita una certa quantità di dati a 8 TeV potrebbe avvenire a 13 TeV con molti meno dati. Quelli raccolti fino ad ora sono abbastanza? Naturalmente non posso dirvelo prima dell'annuncio ufficiali dei risultai a EPS 2015, per cui vi lascio tenere d'occhio il programma da soli!
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.
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.
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!
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.
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!
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.
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.
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