Accelerazione artificiale di particelle

All'interno del LHC gli elementi che ne permettono il funzionamento sono principalmente magneti superconduttori che creano dei campi magnetici.  Un interessante articolo che spiega nel dettaglio il funzionamento del LHC e i principi alla base della sua creazione è reperibile al seguente link . (lingua inglese) L'ipotesi dell'esistenza di una fisica delle particelle è molto antica: l'idea che la materia sia composta da particelle elementari risale al VI secolo a.C. in ambito filosofico-materialista, con la teoria dell'atomismo. Dal punto di vista prettamente scientifico, invece, bisogna arrivare ad Isaac Newton (XVII sec), il quale pensava che la materia fosse composta da particelle. Alla fine fu John Dalton che, nel 1802, sostenne formalmente che la materia è composta da piccoli atomi. Estremamente importanti nel seguito per lo sviluppo della disciplina sono i lavori di Mendelev, Thompson e Rutherford. Tra gli anni '50 e '60 si svilupparono delle macc

Quando si parla di rischi legati all'accelerazione artificiale di particelle bisogna porre attenzione sui rischi reali e su quelli fantomatici. Ad esempio pochi anni dopo la messa in funzione del LHC si diffuse l’ipotesi apocalittica secondo cui questo avrebbe potuto creare non intenzionalmente un mini-buco nero, che avrebbe in poco tempo distrutto la Terra. Naturalmente la teoria è stata presto smentita, non perché i mini-buchi neri non siano una realtà, ma perché quando passano attraverso la Terra, questi oggetti non sottraggono materia al nostro pianeta, dato che la loro orbita è già piena e stabile. Altri articoli di falsi rischi tra cui uno di Helter Skelter in cui si risponde a tono, per cui vale la pena di spendere qualche minuto di lettura: http://punto-informatico.it/3630994/PI/News/lhc-apocalisse-una-causa-persa.aspx http://smarcell1961.blogspot.it/2015/10/lenergia-di-lhc-i-moscerini-e-il-buco.html https://it.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider   sezione "

esempio di tracce lasciate dalle particelle durante la collisione i punti sperimentali e i pre-acceleratori dell' LHC veduta aerea dell'area del Cern Il Large Hadron Collider

(In riferimento al post del 19 novembre) "Il mistero più grande è la nostra capacità di conoscere l’universo, di afferrarne la misteriosa semplicità e bellezza." -Einstein In effetti conosciamo solo il 5% dell'universo. Con questo nuovo approccio alla fisica, siamo alla ricerca di indizi per scoprire in cosa consiste il restante 95%. Le informazioni che man mano vengono raccolte e le domande a cui vengono trovate risposte sono patrimonio di tutti. Per questo motivo il processo di comunicazione al Cern è considerato come molto importante: tutte le ricerche, le scoperte e anche i fallimenti vengono condivisi con il "pubblico". Il Cern è una delle poche associazioni che può vantare la creazione di un ambiente di pace, in cui la collaborazione è il punto fondamentale che permette la sopravvivenza di questa realtà. I risultati raccolti, che vengono pubblicati sul sito OpenData, non sempre però riescono a raggiungere le persone comuni, i non esperti in materia

 In questo post analizzeremo alcuni dei requisiti di base che un acceleratore di particelle deve soddisfare. LHC è composto da 1.600 magneti superconduttori che hanno bisogno di essere mantenuti  a una temperatura di -271,25 °C: solo a queste condizioni, infatti, i magneti creano un campo magnetico che permette di mantenere i protoni all’energia necessaria per condurre gli esperimenti. La luminosità dello strumento, un fattore proporzionale al numero di particelle che collidono entro un periodo di tempo definito , è un indicatore fondamentale per le prestazioni dell'acceleratore : maggiore è il numero di collisioni, maggiore è la probabilità di vedere una particella o un fenomeno nuovo. Ecco un articolo che parla del progetto " High-Luminosity LHC ", con cui si tenterà di aumentare la luminosità. Ma parlando di "cose serie"..forse prima di tutto è necessario che l'acceleratore di particelle sia pulito! Per capire cosa intendo, vi consiglio la

I progressi sono stati fatti..e si vedono! In meno di 80 anni l'energia si è moltiplicata per mille miliardi. Osserviamo un grafico relativo a questo aumento, partendo dal grafico di Livingston: Il grafico di Livingston, dal nome di chi lo inventò cinquant’anni fa, prevede l’andamento esponenziale indicato dalla curva tratteggiata. Linee di diverso colore connettono tra loro alcuni singoli acceleratori della stessa famiglia, identificati dall’anno di inizio attività e dall’energia del loro fascio. Nel caso dei collisori, però, il valore dell’energia che si legge sull’asse verticale non è quello dei loro fasci, bensì l’energia che dovrebbe avere una macchina tradizionale (fascio contro protoni fermi) per disporre della stessa energia del corrispondente collisore: con questa scelta, i due tipi di macchine hanno la stessa energia nel centro di massa, l’energia cioè che misurerebbe, in ambedue i casi, un osservatore “seduto” sul baricentro del sistema proiettile-bersaglio

Ecco una panoramica numerica di ciò che capita all'interno di un'organizzazione come il CERN: U. Amaldi Europhysics News, June 31, 2000 M. Biagini. L'unità di misura dell'energia delle particelle è l'elettronvolt. Un interessante approfondimento, per i più curiosi, è dato dall'esplorazione del sito OpenData del CERN: un archivio aggiornato di tutti gli esperimenti condotti con LHC.

Una testimonianza del nostro fenomeno artificiale nei fumetti è data dalla storia "Topolino e l’acceleratore nucleare", comparsa sul n.1563 di Topolino il 10 novembre 19 85. La storia, sceneggiata da Alessandro Bencivenni e disegnata da Massimo De Vita, è ambientata al Cern di Ginevra nel periodo in cui era in costruzione il Lep, all’epoca il più grande acceleratore di particelle esistente, oggi sostituito da Lhc. Nel link , una breve opinione dello sceneggiatore a riguardo.

In merito alla ricerca della presenza del tema trattato in questo blog nel cinema, si riporta di seguito un articolo del 16/11/17 pubblicato da Le Scienze:  leggi Si tratta di un evento molto particolare poiché, in occasione dell'uscita nelle sale italiane del film "Il Senso della Bellezza - Arte e scienza al CERN", saranno presenti in sala degli esperti in materia. A Torino sarà possibile partecipare all'evento al Cinema Romano, dove il 22 alla fine dell'ultima proiezione si assisterà al dibattito in sala, mentre al Cinema Uci Lingotto si potrà vedere la pellicola. Per ulteriori informazioni si rimanda al link segnalato sopra e al sito ufficiale del film .

Sulla piattaforma YouTube, alcuni scienziati del CERN appassionati di musica hanno divulgato, in via del tutto informale, un video rap che spiega in maniera semplice il funzionamento dell'acceleratore e il suo scopo. ( link ) Un'altra canzone sotto forma di parodia, che riutilizza la melodia di una canzone già esistente, è quella ascoltabile cliccando sul seguente link: https://www.youtube.com/watch?v=1YB0xM9cgr8 Anche il coro del CERN si è cimentato nella creazione di una canzone a tema: https://www.youtube.com/watch?v=28X9czEROPs Un ultimo melodioso esperimento che vi consiglio è il seguente: https://www.youtube.com/watch?v=gPmQcviT-R4

Il Large Hadron Collider (l'acceleratore di particelle situato a Ginevra) viene menzionato in "Angeli e demoni" di Dan Brown, in cui l'antimateria creata al LHC viene usata come arma contro il Vaticano. Il CERN pubblicò una pagina Verità o Finzione? in cui si discuteva sull'accuratezza del libro per quanto riguarda LHC, CERN, e la fisica delle particelle in generale. Alcune scene della versione cinematografica del romanzo sono addirittura state girate al LHC; il regista Ron Howard ha incontrato esperti del CERN nel tentativo di rendere più accurati i riferimenti scientifici presenti nel film. Il documentario "Particle fever" (2013) di Mark Levinson segue le vicende dell'LHC dal 2009 fino all'annuncio di quello che potrebbe essere il Bosone di Higgs. ( articolo )

Nel libro "Vite che non possiamo permetterci" , di Zygmunt Bauman, si ha un dialogo con Citlali Rovirosa-Madrazo (nell'immagine indicato tramite iniziali), di cui riporto un piccolo passaggio. Nel libro "Origin" di Dan Brown, un passaggio sul cambiamento di pensiero man mano che la scienza e l'uomo in generale progredisce:

In natura gli elementi alla base dell'accelerazione di particelle sono implicati in fenomeni come venti solari e raggi cosmici. I protoni che provengono da essi vengono fermati dall'atmosfera terrestre, per cui noi non notiamo questi fenomeni, che invece per gli astronauti sono quasi all'ordine del giorno. La radiazione protonica nel decadimento radioattivo è un altro fenomeno che, seppur esistente in natura,  è stato osservato per la prima volta solo nel 1970. Fenomeni con cui abbiamo invece più "familiarità" sono i fotoni ultravioletti e le particelle alfa, conosciuti come pericolosi. Nonostante quindi in natura tutto ciò che è legato all'accelerazione delle particelle sia considerato pericoloso, nel caso della riproduzione artificiale del fenomeno otteniamo innumerevoli risvolti utili e positivi. Vediamo quindi quali sono alcune di queste funzioni sostitutive: scopi industriali (60%) (impiantazione di ioni, sterilizzazione); medici (35%) (per la pr

Quando l'accelerazione di particelle è ricreata artificialmente, viene utilizzato un macchinario molto avanzato e costoso, l'acceleratore di particelle. Questo può essere di due tipi principali: acceleratore ad alte energie ed acceleratore a bassa energia. Il primo è il tipo più noto, poiché utilizzato nella ricerca dai fisici delle particelle. Un esempio si trova al CERN di Ginevra. Il secondo è il tipo più diffuso, dato che fino a qualche anno fa nelle televisioni presenti nelle case di tutti vi era il tubo catodico. Un altro esempio di utilizzo è quello degli apparecchi per le radiografie con raggi X. Un'altra classificazione, in base alla traiettoria seguita dalle particelle, che può essere o lineare oppure circolare. Nel primo caso si parla di acceleratori lineari, nel secondo di acceleratori circolari. L'ultimo tipo di classificazione è fatta considerando il tipo di particella accelerata: per le macchine circolari ad esempio si hanno elettrone-positrone,

Segnalo un'interessante installazione temporanea al Museo Egizio, costituita da una scala dimensionale, per dare un'idea delle misure delle varie particelle, partendo dalla più infinitesimale da noi conosciuta. Per cercare di orientarsi un po' su quali sono queste "dimensioni" di cui si parla, ecco nella foto il gradino della scala riguardante la risoluzione dell'acceleratore di particelle LHC, oggetto di questo blog.

Cosa viene usato per indurre l'accelerazione artificiale delle particelle? Principalmente due "strumenti": il campo magnetico e il campo elettrico, i quali costituiscono la base dei metodi usati per accelerare le particelle. I campi magnetici vengono impiegati per curvare la traiettoria delle particelle (tramite la forza di Lorentz) e per correggere delle dispersioni di tipo spaziale o di impulso dei fasci di particelle accelerati. I campi elettrici servono per fornire energia alle particelle in modo da accelerarle.