The Large Hadron Collider (LHC) is the world's largest and highest-energy particle accelerator, a synchrotron intended to collide opposingparticle beams of either protons at an energy of 7 trillion electronvolts (1.12 microjoules) per particle, or lead nuclei at an energy of 574 TeV (92.0 µJ) per nucleus. The term hadron refers to particles composed of quarks. It is expected that it will address the most fundamental questions of physics, advancing our understanding of the deepest laws of nature. The LHC lies in a tunnel 27 kilometres (17 mi) in circumference, as much as 175 metres (574 ft) beneath the Franco-Swiss border near Geneva, Switzerland.
The Large Hadron Collider was built by the European Organization for Nuclear Research (CERN) with the intention of testing various predictions of high-energy physics, including the existence of the hypothesized Higgs boson and of the large family of new particlespredicted by supersymmetry. It is funded by and built in collaboration with over 10,000 scientists and engineers from over 100 countries as well as hundreds of universities and laboratories.
On 10 September 2008, the proton beams were successfully circulated in the main ring of the LHC for the first time, but nine days later, operations were halted due to a serious fault between two superconducting bending magnets. Repairing the resulting damage and installing additional safety features took over a year. On 20 November 2009, the proton beams were successfully circulated again,with the first proton–proton collisions being recorded three days later at the injection energy of 450 GeV per beam. The LHC became the world's highest-energy particle accelerator on 30 November 2009, achieving a world record 1.18 TeV per beam and surpassing the record previously held by the Tevatron at Fermilab in Batavia, Illinois. After the 2009 winter shutdown, the LHC was restarted and the beam was ramped up to 3.5 TeV per beam, half its designed energy, which is planned for after its 2012 shutdown.
On 30 March 2010, the first planned collisions took place between two 3.5 TeV beams, which set a new world record for the highest-energy man-made particle collisions.
(Wikipedia)
LHC Italia
Il Large Hadron Collider (LHC) è la macchina più grande del mondo. Serve a scoprire di che cosa è fatta la stragrande maggioranza della materia e dell’energia contenuta nell’Universo. Oggi sappiamo solo che esiste molta materia oscura e molta energia oscura, ma non sappiamo di che cosa sono fatte. Ma LHC potrebbe scoprire anche l’esistenza di particelle supersimmetriche e spingerci a pensare che l’Universo non sia fatto delle sole quattro dimensioni che percepiamo (destra-sinistra, alto-basso, avanti-indietro, più la dimensione del tempo) ma di molte altre dimensioni a noi invisibili, arrotolate su stesse. LHC potrebbe “vedere” anche il famoso bosone di Higgs, la particella il cui campo permette a tutte le particelle di avere una massa. Insomma, questa macchina potrebbe aprire una Era nuova. Un’Era che cambierà non solo la conoscenza scientifica ma anche, e profondamente, la percezione che l’umanità intera avrà dell’Universo in cui vive.
(INFN, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
LHC Italia
(INFN, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
A Large Ion Collider Experiment
ALICE é un esperimento di LHC in cui si studieranno le collisioni fra nuclei di piombo.
Usando nuclei di atomi con molti neutroni e protoni l’energia degli urti sarà tale che i fisici sperano di osservare un plasma di quark e gluoni: uno stato della materia esistito per pochi milionesimi di secondo subito dopo il big bang.
All’interno di ALICE si creerà una minuscola sfera dalla temperatura di circa 2000 miliardi di gradi, oltre centomila volte quella del sol e.
Usando nuclei di atomi con molti neutroni e protoni l’energia degli urti sarà tale che i fisici sperano di osservare un plasma di quark e gluoni: uno stato della materia esistito per pochi milionesimi di secondo subito dopo il big bang.
All’interno di ALICE si creerà una minuscola sfera dalla temperatura di circa 2000 miliardi di gradi, oltre centomila volte quella del sol e.
A Toroidal Lhc ApparatuS
ATLAS è il più imponente dei rivelatori di LHC. Otterrà molte informazioni sulle particelle prodotte nell’acceleratore registrandone la traiettoria con la precisione di pochi millesimi di millimetro. Vanta il più grande magnete superconduttore mai realizzato al mondo lungo ben 26 metri. Le sue bobine sono state costruite in Italia.
• Rivelerà l’energia, la direzione e il tipo di particelle prodotte nello scontro tra i due fasci di protoni accelerati in LHC a energie di 14 Tev (14 mila miliardi di elettronvolt)
• Misurerà la traiettoria delle particelle con la precisione di un capello sottile (0,01 millimetri)
• I computer elaboreranno i dati ad altissima velocità per selezionare tra miliardi di interazioni prodotte ogni secondo.
• Rivelerà l’energia, la direzione e il tipo di particelle prodotte nello scontro tra i due fasci di protoni accelerati in LHC a energie di 14 Tev (14 mila miliardi di elettronvolt)
• Misurerà la traiettoria delle particelle con la precisione di un capello sottile (0,01 millimetri)
• I computer elaboreranno i dati ad altissima velocità per selezionare tra miliardi di interazioni prodotte ogni secondo.
Compact Muon Solenoid
CMS è un rivelatore di particelle che ha come scopo principale quello di dimostrare l’osservazione sperimentale del bosone di Higgs e di altre nuove particelle.
È stato costruito per misurare con grande precisione muoni, fotoni e elettroni.
CMS è il più grande solenoide superconduttore al mondo. E’ costituito da 100 milioni di singoli elementi attivi, ciascuno dei quali contribuisce alla ricerca di segnali di nuove particelle e nuovi fenomeni al rito di 40 milioni di volte al secondo .
È stato costruito per misurare con grande precisione muoni, fotoni e elettroni.
CMS è il più grande solenoide superconduttore al mondo. E’ costituito da 100 milioni di singoli elementi attivi, ciascuno dei quali contribuisce alla ricerca di segnali di nuove particelle e nuovi fenomeni al rito di 40 milioni di volte al secondo .
Large Hadron Collider beauty
In origine, subito dopo il Big Bang, si ritiene che materia e antimateria fossero presenti con uguale abbondanza, e quindi si pensa che le due forme fossero intercambiali, o simmetriche; eppure, oggi, tutto cio' che che ci circonda: pianeti, stelle, galassie; e' costituito di sola materia. LHCb si propone di indagare alcuni aspetti di questa asimmetria.
LHCb e' un esperimento progettato per misurare le differenze di comportamento esibite da materia e antimateria all'energia di LHC.
Mediante il suo rivelatore LHCb registrera' il decadimento dei Mesoni-b: particelle contenenti quark b (o beauty) o anti-quark b; particelle prodotte in grande quantita' nelle collisioni di alta energia dei protoni dei fasci di LHC.
I Mesoni-b non sono presenti nell'Universo attuale, perche' sono particelle instabili; mentre dovevano essere piuttosto comuni, subito dopo il Big Bang. Una volta generati in laboratorio i Mesoni-B esibiscono una dinamica spettacolare per la durata infinitesima della loro esistenza, per poi decadere, inesorabilmente, in altre particelle, piu' leggere.
I fisici ritengono che dallo studio e dalla comparazione dei decadimenti dei Mesoni e dei corrispondenti anti-Mesoni, costituiti rispettivamente da quark b e anti-b, sara' possibile ottenere ulteriori importanti informazioni sui meccanismi che permettono di distinguere in natura la materia dall'antimateria: benche' la differenza di comportamento appaia invero sottile.
LHCb e' un esperimento progettato per misurare le differenze di comportamento esibite da materia e antimateria all'energia di LHC.
Mediante il suo rivelatore LHCb registrera' il decadimento dei Mesoni-b: particelle contenenti quark b (o beauty) o anti-quark b; particelle prodotte in grande quantita' nelle collisioni di alta energia dei protoni dei fasci di LHC.
I Mesoni-b non sono presenti nell'Universo attuale, perche' sono particelle instabili; mentre dovevano essere piuttosto comuni, subito dopo il Big Bang. Una volta generati in laboratorio i Mesoni-B esibiscono una dinamica spettacolare per la durata infinitesima della loro esistenza, per poi decadere, inesorabilmente, in altre particelle, piu' leggere.
I fisici ritengono che dallo studio e dalla comparazione dei decadimenti dei Mesoni e dei corrispondenti anti-Mesoni, costituiti rispettivamente da quark b e anti-b, sara' possibile ottenere ulteriori importanti informazioni sui meccanismi che permettono di distinguere in natura la materia dall'antimateria: benche' la differenza di comportamento appaia invero sottile.
Large Hadron Collider forward
Gli strati superiori dell’atmosfera sono costantemente bombardati da una pioggia di particelle chiamate raggi cosmici. Queste particelle collidono con i nuclei atomici presenti nei gas atmosferici e determinano un processo a cascata che produce una pioggia di particelle che raggiunge continuamente la Terra. Proprio come avviene quando i raggi cosmici colpiscono l’atmosfera, nelle collisioni tra protoni in LHC saranno prodotte anche molte particelle secondarie. LHCf è stato realizzato per rivelare queste particelle. I dati raccolti serviranno per verificare i modelli teorici che descrivono cosa succede ai raggi cosmici di altissima energia quando entrano nell’atmosfera.
Le particelle che LHCf rivelerà sono dette "in avanti", poiché l'esperimento è posizionato a 140 m dal punto di interazione dei fasci, ed avrà quindi la possibilità di rivelare le particelle di alta energia prodotte praticamente nella stessa direzione del fascio di Lhc. Sono proprio queste particelle che ci permetteranno di capire meglio i meccanismi di interazione dei raggi cosmici con l'atmosfera, dato che anche in queste interazioni la maggior parte delle particelle secondarie vengono prodotte "in avanti", nella regione di misura accessibile a LHCf.
Le particelle che LHCf rivelerà sono dette "in avanti", poiché l'esperimento è posizionato a 140 m dal punto di interazione dei fasci, ed avrà quindi la possibilità di rivelare le particelle di alta energia prodotte praticamente nella stessa direzione del fascio di Lhc. Sono proprio queste particelle che ci permetteranno di capire meglio i meccanismi di interazione dei raggi cosmici con l'atmosfera, dato che anche in queste interazioni la maggior parte delle particelle secondarie vengono prodotte "in avanti", nella regione di misura accessibile a LHCf.
TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement
TOTEM è un esperimento dedicato a misurare la probabilità e le modalità degli urti tra protoni in LHC.
Per raggiungere i suoi scopi TOTEM rivelerà particelle prodotte molto vicine al fascio di LHC e consentirà di ottenere una calibrazione assoluta della luminosità di LHC, il parametro fondamentale che determina il numero degli urti tra protoni.
Il suo apparato sperimentale consiste quindi in rivelatori di particelle collocati su entrambi i lati del punto di collisione di LHC condiviso con l’esperimento CMS e si trovano in camere a vuoto collegate al tubo dell’acceleratore in cui scorre il fascio di LHC.
I rivelatori consentiranno la misura dei protoni diffusi elasticamente o quasi-elasticamente (nelle interazioni cioè che non fanno evolvere i protoni in altre particelle) mentre un sistema di tracciatori attorno all’acceleratore fornirà la rivelazione delle interazioni inelastiche (quelle che danno origini a nuove particelle).
Il suo apparato sperimentale consiste quindi in rivelatori di particelle collocati su entrambi i lati del punto di collisione di LHC condiviso con l’esperimento CMS e si trovano in camere a vuoto collegate al tubo dell’acceleratore in cui scorre il fascio di LHC.
I rivelatori consentiranno la misura dei protoni diffusi elasticamente o quasi-elasticamente (nelle interazioni cioè che non fanno evolvere i protoni in altre particelle) mentre un sistema di tracciatori attorno all’acceleratore fornirà la rivelazione delle interazioni inelastiche (quelle che danno origini a nuove particelle).
GRID è una rete planetaria che unisce e utilizza contemporaneamente la potenza di calcolo e la memoria di decine di migliaia di differenti computer sparsi nel mondo.
E’ stata sviluppata per immagazzinare e rendere accessibili i dati prodotti dall’acceleratore LHC: 15 milioni di gigabyte ogni anno, pari a 61 volte l’altezza della torre Eiffel ( pari a 342 metri). Coinvolge 140 centri di calcolo distribuiti in 33 paesi e ha una potenza di calcolo pari a quella di 100.000 computer.
L’INFN è uno dei promotori principali del progetto Grid e ospita al CNAF di Bologna uno degli 11 nodi del primo livello della Grid. Questi nodi riceveranno direttamente deal Cern i dati di LHC per smistarli successivamente a numerosi altri sparsi sul pianeta.
l’INFN è coordinatore dei progetti europei che stanno spingendo per ampliare la collaborazione con il resto del mondo: EUChinaGRID EU-IndiaGrid, EUMEDGRID (Cina, India, area del Mediterraneo).
E’ stata sviluppata per immagazzinare e rendere accessibili i dati prodotti dall’acceleratore LHC: 15 milioni di gigabyte ogni anno, pari a 61 volte l’altezza della torre Eiffel ( pari a 342 metri). Coinvolge 140 centri di calcolo distribuiti in 33 paesi e ha una potenza di calcolo pari a quella di 100.000 computer.
L’INFN è uno dei promotori principali del progetto Grid e ospita al CNAF di Bologna uno degli 11 nodi del primo livello della Grid. Questi nodi riceveranno direttamente deal Cern i dati di LHC per smistarli successivamente a numerosi altri sparsi sul pianeta.
l’INFN è coordinatore dei progetti europei che stanno spingendo per ampliare la collaborazione con il resto del mondo: EUChinaGRID EU-IndiaGrid, EUMEDGRID (Cina, India, area del Mediterraneo).
