HILUMI LHC - CERN DOCUMENT SERVER
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
CERN-ACC-SLIDE-2013-043
HiLumi LHC
FP7 High Luminosity Large Hadron Collider Design Study
Presentation
LHC des CERN: Abenteuer der
Erkenntnis bei einem großen
wissenschaftlichen Vorhaben
Rossi, Lucio (CERN)
27 November 2012
The HiLumi LHC Design Study is included in the High Luminosity LHC project and is
partly funded by the European Commission within the Framework Programme 7
Capacities Specific Programme, Grant Agreement 284404.
This work is part of HiLumi LHC Work Package 1: Project Management & Technical
Coordination.
The electronic version of this HiLumi LHC Publication is available via the HiLumi LHC web site
or on the CERN Document Server at the following URL:
CERN-ACC-SLIDE-2013-043
LHC del CERN: l'avventura della conoscenza
LHC project
in una grande impresa scientifica
Lucio Rossi
CERN
Heidelberg,
27 Nov 2012
Distinguished
Lecturer 2013
L’inizio: Padova, Gennaio 1610
LHC project
«… cose mai viste prima»
Poi: Manchester 1909-1911
LHC project
la nuova frontiera: l’atomo
Rutherford (a destra) e Geiger nel laboratorio dell’Università di Manchester
Ammettere l’evidenza contro
LHC project
ogni apparente buonsenso
Atomo di Magnesio secondo
Rutherford (www.e-enciclpedia.it)
Due problemi:
Schema esperimento di Rutherford
Schema dei modelli di atomo a L’elettrone non è stabile
condotto da Geiger e Mardsen
«panettone» ( plum pudding) di J.J. Il nucleo nemmeno
Thomson 1904 (sopra) e quello di
(cariche+)
E. Rutherford 1911 (sotto)
… Atomo di Bohr e poi la
meccanica ondulatoria
Altra grande frontiera della
LHC project
fine ‘800: la termodinamica
Università di Leiden (NL), per provare le leggi di
van der Waals e la teoria dele transizioni di fase,
H.Kammerligh Onnes liquefa prima l’ossigeno
nel 1894, perde la gara con Dewar (che liquefa
l’idrogeno nel nel 1898) e infine l’elio nel 1908.
Primo liquefattore d’elio con Onnes
e van der Waals nel 1913
La realtà è sempre piu’ grande
LHC project
selle nostre teorie:
Cento anni dopo…
LHC project
Cosa è la fisica delle particelle elementari?
Perchè abbiamo bisogno di tecnologie di frontiera?
Fisica delle particelle: verso
LHC project
l’infinitamente piccolo …
Why accelerators? To investigate Particle Physics
Accelerators Microscopes Binoculars Optical, radio télescopes
La Fisica dele Particelle osserva la materia nella sua più piccola
dimensione. Gli acceleratori sono finissimi microscopi: atto-scopi!
λ = h/p ; @LHC: T = 1 TeV ⇒ λ ≅ 10-18 m
Gli acceleratori sono dei nano-nanoscopi
gli estremi si toccano !
LHC project Big Bang
Protone
Atomo
Raggio della Terra
Distanze Terra Sole
Raggio delle galassie
Universo
LHC
Attoscopio
Hubble WMAP
ALMA
VLTPer comprendere da dove
LHC project
veniamo
13.7 Miliardi di Anni
Oggi
1030 mAccelEratorI:
LHC project
macchine del tempo
•Viaggio indietro nel tempo tµs≅1/E2Gev
•T ≅ 1 ps per creazione di particelle singole
•T ≅ 1 µs per fenomeni collettivi QGS (Quark-Gluon Soup)
In ogni caso poi rimane il compito di spiegare come si arriva
alla complessità che si sviluppa nei 13,7 miliardi di anni che
seguono... Molto più difficile!Proprio come l’astrofisica LHC project
La “summa” di 40 anni di ricerche :
LHC project
il modello standard
Particelle
e
u c t g Forze
Leptons Quarks
d s b γ
up charm top gluon
down strange bottom photon Ciascuna
e µ τ W
electron muon tau W boson
con la sua
antiparticella
νe νµ ντ Z
e-neutrino µ-neutrino τ-neutrino Z boson
Higgs
Boson?
© Brian FosterCosa rimane quindi ?
LHC project
Il modello standard è una buonissima descrizione dellÚniverso alla
scala delle particelle che conosciamo
Ma non risponde a molte domande
Perchè tante particelle?
Perchè diversi tipi di forza?
Cosa è la massa?
Perchè le particelle hanno la massa che hanno?
i neutrini soo leggerissimi < 1 meV
elettrone: 511 eV
protone 1 GeV (1 miliardo di eV
quark top : 170 GeV !!!!
alcune particelle-forza (fotone) non hanno massa
altre particelle-forza (Z, W) sono massicci: 80-90 GeVProve delLA meteriA oscura
LHC project
Gasesous Matter
Collisione fra due ammassi di galassie @4500km/s
“Bullet Cluster” Clowe et al.
Direct evidence for collisionless Dark Matter
Chandra, Magellan, HST, Gravitational LensingIl contenuto massa –energia
LHC project
dell’universoGli strumenti della HEP
LHC project
1) Concentrate energy on
particles (accelerator)
2) Collide particles (recreate
conditions after Big Bang)
3) Identify created particles in
Detector (search for new clues)
Entrambi richiedono
tecnologie di punta
(superconduttività, e
molte altre)CERN
European Organization for Nuclear Research
LHC project
Fondato nel 1954, oggi 20 stati membri
Più di 10000 utilizzatori da tutto il mondo
~650M€ di budget annuale
2250 staff permanente
2004: The 20 member statesCERN
European Organization for Nuclear Research
LHC project
2004: The 20 member statesLa spinta verso l’alta energia
LHC project
e le dimensioni gigantesche
Bdip≅ 8.3 T 1500 tonnes of top 1800 Power Converter
Rdip ≅ 3 km quality SC cables from 60 A to 24 kA
Ldip ≅ 15 m × 1232 15000 MJ of magnetic 1800 HTS Leads
Ltunnel = 27 km
energy 11 kW@1.9 KCERN: la catena di
LHC project
accelratori
??
H
2004: The 20 member statesLHC: la macchina, I rivelatori LHC project
LHC: le caratterstiche
LHC project
Il Large Hadron Collider (LHC) sarà il più grande strumento
scientifico del mondo per investigare le proprietà della materia
Quattro caverne
gigantesche ospitano i
grandi rivelatori
Il più grande e più alta
energia di tutti gli
accelratori
I fasci di particelle
collidenti più intensi
mai ottenuti
Funzionerà a una
temperatura più fredda
del freddo intersideraleAcceleratori e magneti LHC project
Superconduttività
LHC project
e Acceleratori
LHC ha una circonferenza di 26.7
km, di cui oltre 24 km di magneti
superconduttori operanti a 8.3 T. Gli
impianti di criogenia consumeranno
circa 40 MW di potenza elettrica
dalla rete.
Se LHC non fosse superconduttivo:
Utilizzando magneti resistivi
operanti a 1.8 T la circonferenza
sarebbe di circa 100 km, e il consumo
elettrico sarebbe di almeno 900 MW
(una centrale nucleare): costi
proibitivi di investimento, di
operazione e ambientali.Il tunnel LHC
LHC project
1232 main dipoles
+ 3700 multipole corrector
magnetsContributi da tutto il mondo LHC project
Costruzione QUAdrupoli
LHC project
a troisdorf !!!Costruzione Dipoli
LHC project
a Wurzburg & ZeitzUn progetto ventennale LHC project 1988-98 modelli corti e sei protoptipi per ciascuna delle tre generazioni, costruiti industria/CERN/ INFN/CEA 1999: 3x30 magneti pre serie commissionati a tre industrie. Tre contratti di fabbricazione di serie firmati nel Marzo 2002 per 1146 magneti (+30 riserva)
Barrel Toroid magnet system –
ATLAS detector
LHC projectL’Higgs: l’ago nel pagliaio
LHC project
1 evento ogni mille milairdi
( + 3 0 m i n i m u m b ia s e v e n t s )
A ll c h a r g e d t r a c k s w i t h p t >
R e c o n s tru c te d tra c k s w ith p t > 2 5 G e V10 settembre 2008: la riuscita LHC project
LHC: la ripartenza: il fascio
LHC project
13 dicembre 2009 : record 2 × 1.18 TeV
16 bunchesLe prime collisioni di Pb-Pb
LHC project
La zuppa di quark-gluoni!I quarks SONO VERAMENTE
LHC project
“ELEMENTARI”?
An experiment
similar to the one
carried out by
Rutherford exactly
Search based on
ratio100 years earlier
of jet pairs
(leading dijets)
∑ Dijets
ηLHC 2011: Primi segnali della
LHC project
particella di Higgs
speranza
Goal 2011
Misura di
Dicembre 2011
«Foto»
ripetuta 20
Milioni di
Z μμ
volte al
secondoEcco l’higgs (probabilmente…)
LHC project
Misura di
Dicembre 2011
Higgs →2 Z→ 4 µRun tutto 2012: 5→25 fb-1
LHC project
per Verficare un’ipotesi positiva
Misura di
Dicembre 2011
E vedere
segnali
Per confermare Higgs SM nuovi?
a ∼ 125 GeVLHC project
CERN
4July 2012Evolution of the excess with time
LHC project
CERN
4July 2012
Energy-scale
systematics
not included… but that’s only the beginning !
LHC project
What’s next ?
CERN
4July 2012
Measure the properties of the new particle
with high precisionla valorizzazione della
LHC project
comunicazione:
1989 il WEB
2009 la
celebrazione
Tim Berners-Lee
Robert CailliauIl successore del Web: GRID
LHC project
Il LHC computing GRID è un Ballon
(30 Km)
progetto finanziato dall’UE con
l’obiettivo di construire la Pile de CD
futura generazione di
contenant une
année de donn
infrastruttura di calcolo per du LHC! (~ 20
fornire una capacità di calcolo
e analisi mai vista.
Concorde
(15 Km)
Mt. Blanc
(4.8 Km)Le applicazionI mediche: PET
LHC project
Prima immagine PET
CERN, circa 1975Adroterapia Oncologica
LHC project
Cyclotron Variant
atTroisdorf (Bonn)Le applicazionI mediche:
LHC project
Risonanza magneticaITER: L’Energia delle stelle
Central Solenoid
LHC project
Cryostat
Toroidal Field Coil
Vacuum Vesse
Blanket
Poloidal Field Coil
Port Plug
Major plasma radius 6.2 m
Plasma Volume: 840 m3 Torus Cryopum
Plasma Current: 15 MA
Typical Density: 1020 m-3
Divertor
Typical Temperature: 20 keV
Fusion Power: 500 MW
Machine mass: 23350 t (cryostat + VV + magnets)
- shielding, divertor and manifolds: 7945 t + 1060 port plugs
- magnet systems: 10150 t; cryostat: 820 tLe applicazioni:
LHC project
Trasporto energiaPuoi anche leggere
