elettrone nucleo protone o neutrone (nucleone) ~ 10 - 8 cm ~ 10 -12 cm ~ 10 -13 cm < 10 -15 cm...
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elettrone
nucleo
protone o neutrone(nucleone)
~ 10- 8 cm~ 10-12 cm
~ 10-13 cm
< 10-15 cm
Quante sono le scatole cinesi ?
Situazione al 1935
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Costituenti
6 QUARKS ( up, down) (charm, strange) (top, bottom)
6 LEPTONI (elettrone, neutrino-e) (muone, neutrino-mu) (tau, neutrino-tau)
IL MODELLO STANDARD
Particelle Forza
Forte 8 gluoniDebole W+ W- Z0 Elettromagnetica fotone N.B. La forza di gravità non è inclusa !
Formanogli adroni
Dal 1935 in poi le cose sono cambiate… parecchio !!
Unificate
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Le Forze, o interazioni, fra i costituenti vengono descritte nella fisica moderna come effetto prodotto dallo scambio di particelle di tipo forza, i bosoni vettori intermedi.
Modellino meccanico – pattinatori chesi lanciano una palla
Descrizione quantistica –Scambio di particelle virtualidel campo associato
Lo scambio di Energia-Impulso fra costituenti genera una interazione.
La sorgente è la “carica”, il mediatore è il bosone vettore intermedio
| elettrica fotone
“carica” | forte, o di colore 8 gluoni distinti
| debole W+ W- Zo
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Acceleratori di particelle
Principio di funzionamento: una d.d.p. applicata fra due elettrodi accelera di moto uniformemente accelerato ioni inizialmente a riposo. L’energia conferita dipende dalla d.d.p. del campo elettrico e dalla quantità di carica elettrica della particella da accelerare.
Ecin = ΔV ∙ Q
Limitazione principale:già a pochi MV si verificano scariche premature (anche nel tubo a vuoto in cui viaggiano le particelle) che abbassano la tensione e ne rendono impossibile il funzionamento.
ΔV+ -
L’energia cinetica di una particellasi può esprimere in elettron-Volt
1 eV = 1.6 ∙ 10 -19 Joule
-+
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●
+ - + -
- + - +
Cilindri cavi conduttori
~
Acceleratore lineare
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Linac 2 del CERN Courtesy: CERN
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Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), CA, USA.
280 Freeway
2 miles Linac
Campus
Research yard
Acceleratore lineare di elettroni, costruito frail 1962 e il 1966. Emax = 30 GeV
Ben presto arrivò unrisultato importantissimo
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Due protoni vengono fatti urtare fra loro ad alta energia (accelerati da un acceleratore)
Lo studio dei prodotti della collisione ci da informazioniper capire cosa è avvenuto
Cosa avviene concettualmente in un urto tra particelle ?
Nell’urto, una parte dell’energia cinetica dei protonisi trasforma in materia
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Ciclotrone
B
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m v ²––– = q v B r
Equazione (scalare) di stabilità dell’orbita.
Forza centripetaForza di Lorentz
Un ottimo esempio di tecnologia avanzata, utilizzata ancora oggi nel campo della fisica nucleare e della fisica medica, trattabile classicamente. Il ciclotrone funziona come tale fino a che cisi limita a basse velocita` ( v = 0.27 c ).
La frequenza di ciclotrone non dipende da r e non dipende dalla d.d.p. fra le Dee !L’energia cinetica massima raggiungibile e`
calcolabile classicamente
Ecin = ½ m v ² = q² B² r² / 2m
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Nel cuore del Sincrociclotrone (SC) del CERN
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I Colliders
Cavità acceleratrice
Magneti dipolari neltunnel di 27 Km
Materia e antimateriae+ e- collidono !!
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Il futuro
LHC
Large Hadron Collider
Protone-Protone a 14 TeV
Perché il Modello Standard non risponde a molte domande.
Perché LHC ?
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Transverse slice through CMS detectorClick on a particle type to visualise that particle in CMS
Press “escape” to exit
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