Il laboratorio di fisica delle
particelle più grande del mondo
CMS
Ferney-Voltaire
CERN
Ricerca e scoperte - Esperienza, insegnamento, collaborazione – Tecnologia e innovazione
Per “vedere” la materia
Per “vedere” la materia
Sorgente di luce
Occhi,
macchina
fotografica
servono fasci di luce…
Al CERN
per “vedere” dentro la materia
Sorgente di
particelle
Acceleratori
macchina
fotografica
e
rivelatori
Il videogioco di oggi:
1.Come funziona il rivelatore?
2.Analizzerete le fotografie di alcune collisioni
protone-protone raccolte da CMS per:
– Identificare alcune particelle
e capire cosa è successo
– Conoscere qualcosa sulla struttura del protone
dall’analisi di alcuni eventi
Al Microcosmo vedremo invece come funziona un acceleratore
COSA VEDIAMO NELLA
‘MACCHINA FOTOGRAFICA’
•Le particelle ‘stabili’ prodotte nella disintegrazione
di particelle ‘instabili’ che possiamo creare nelle
collisioni, ad esempio bosoni W+, W-, Z o Higgs:
W+ m+ + n
W + e+ + n
W+ hadrons
W- m- + n
W- e- + n
W- hadrons
Z e + + eZ m+ + mH0 g + g
Gli adroni sono fatti di quark: p, n, p+, p-, K+, K-, L…
Ogni particella si allontana dal punto di interazione
lasciando un segnale di energia nei rivelatori.
I neutrini sono ‘invisibili’: non depositano energia
UN MUONE
UN ELETTRONE
UN FOTONE
UN ‘ADRONE
CARICO’
UN ‘ADRONE NEUTRO’
Per riconoscere gli eventi: iSpy
Un bosone Z che decade in due muoni
Caratteristca: due gruppi di signali
nei rivelatori esterni (detti rivelatori di muoni)
Un bosone W che decade in un muone
e in un neutrino (non visto)
Caratteristica: segnali nei rivelatori di muoni
ed energia mancante nella direzione
del neutrino (freccia verde)
Misura della carica
Curvatura in senso orario = carica positiva
Elettroni e muoni (+ neutrini)
Un muone (traccia rossa)
attraversa tutto CMS e lascia
segnali nei rivelatori esterni.
L’energia mancante (neutrino)
è indicata dalla freccia gialla
Un elettrone (traccia gialla)
segnali nel calorimetro ECAL.
L’energia mancante (neutrino)
è indicata dalla freccia gialla
Le regole del gioco
(metodo scientifico):
1.Fate una previsione per il rapporto di eventi in cui si
osserva un W+ e di eventi con un W-, basandovi sulla
struttura del protone
2.Classificate eventi W+, W-, Z e contate il numero di
eventi W+ e W-, riconoscendo la carica del muone o
dell’elettrone
3.Verificate il rapporto e confrontatelo con la previsione
1. La previsione
I quark di un protone sono “scombussolati” nella collisione
e si trasformano in un altro quark emettendo un bosone W
Carica = +2/3
Carica = -1/3
W+
μ+
up down : W+ ;
Protone:
2 up+ 1 down
down up : W Possibilità di
trasformazione?
BUON DIVERTIMENTO!
• Split into teams
– Each team will look at maximum events you can!
– Open your Firefox browser with two tabs
1. Event display software
• http://www18.i2u2.org/elab/cms/event-display
2. Spreadsheet for results
• http://cern.ch/go/M78V
• Select the tab “data_16apr”
• Scroll down to your group number (2 to 11)
Gioco ideato da
David Barney e Marzena Lapka
Gruppi di lavoro con:
Francesca Cavallari, Pietro Govoni, Arabella Martelli e Andrea Massironi
