Upload
others
View
13
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Lo studio delle particelle elementari e delle Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentaliinterazioni fondamentali
• la fisica agli acceleratori• la fisica dei raggi cosmici• la fisica delle onde gravitazionali
Gruppo 1 + 2 INFN
Campi di ricerca estremamente attualiOltre 70 ricercatori+tecnici coinvoltiAttività sperimentale tecnologicamente avanzata
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Gruppo 1Fisica agli acceleratori
• Interazioni e- p (ZEUS)
• Violazione di CP (NA48 + LHCB)
• Ricerca di nuova fisica (CMS)
Gruppo 2Fisica non agli acceleratori
Raggi cosmici
• Antimateria nei RC(PAMELA)
•RC di energia estrema(EUSO)
Onde gravitazionali
•Barre risonanti (AURIGA)
•Interferometri ottici(VIRGO/LISA)
Interdisciplinarietà
•Magia•Cuoricino/Cuore•…
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
RC Fisica agli acceleratori
Dal 1930 fino al 1950 i RC sono stati il principale (unico?) acceleratore a disposizione per la Fisica delle Particelle!!!
1927: scoperta degli sciami prodotti dai RC1932: e+
1937: µ +/-
1947: π +/-
1947/1953: Inizio della proliferazione degli adroni: K+, K0, Λ0, Ξ-, Σ+
A partire dagli anni 50 gli acceleratori hanno ‘preso il sopravvento’ (anche a Firenze!):•Intensità (Luminosità)•Direzionalita’•Energia fissata•Riproducibilità
Ma….
Solo per la Fisica delle particelle,non per l’Astrofisica!!!!
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Anni Anni 90: 90: ritorno ai ritorno ai RCRC
1. Energie in gioco
2. Collegamenti interdiscplinari • Fisica Nucleare• SubNucleare• Astrofisica• Cosmologia
3. Nuovi mezzi tecnici • Grandi rivelatori• Satelliti
pp → X pEmE pcm 2≅
Energie elevatissime (>106 ELHC)
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
La Fisica agli acceleratoriLa Fisica agli acceleratori• Acceleratore LEP al CERN-Ginevra (Svizzera) (1989-2000)
(Esperimento L3)Interazioni e+ e- (45 GeV / 45 GeV, 100 GeV / 100 GeV)Fisica della Z0 e dei W+/W-, verifiche di precisione del Modello Standard
• Acceleratore Hera a Desy-Amburgo (Germania) (1993 …)Interazioni e- p (27.5 GeV / 920 GeV)
• Acceleratore SPS al CERN (Anni 70 …)Fasci di p, π, K0 (450 GeV)
• Acceleratore LHC al CERN (2007 …)Interazioni p p (8 TeV / 8 TeV)
Partecipazione significativa in grosse collaborazioni internazioPartecipazione significativa in grosse collaborazioni internazionalinali
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Gruppo 1Fisica agli acceleratori
• Interazioni e- p (ZEUS)
• Violazione di CP (NA48 + LHCB)
• Ricerca di nuova fisica (CMS)
Gruppo 2Fisica non agli acceleratori
Raggi cosmici
• Antimateria nei RC(PAMELA)
•RC di energia estrema(EUSO)
Onde gravitazionali
•Barre risonanti (AURIGA)
•Interferometri ottici(VIRGO/LISA)
Interdisciplinarietà
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
ZEUS ad HERA IL’esperimento ZEUS ad
HERA (DESY)rivela collisioni di
elettroni (o positroni) e protoni
Sono stati raccolti 17.5 pb-1 con elettroni e protoni e 114.6 pb-1 con positroni e protoni.
Sono state effettuate misure estese di funzioni di struttura e sezioni d’urto diDeep Inelastic Scattering.
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
HERA II L’esperimento sta prendendo dati dopo uno shutdown per l’aumento della luminosità dicirca un fattore 4.7 e l’installazione di nuovi rivelatori (MicroVertice, Straw-Tube Tracker).
Nella nuova fase sono disponibili fasci dielettroni (o positroni) con polarizzazionelongitudinale.
Il programma prevede la misura diprecisione di funzioni di struttura e sezioni di urto di Deep Inelastic Scattering, lo studio della produzione diheavy flavour e la ricerca di nuovifenomeni con sensibilità accresciuta.
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Ricerca di Lepton Flavour Violation
I processi in cui l’elettrone (o positrone) inizialee’ sostituito da un muone o un tau possonoessere mediati da Leptoquark in modelli non diagonali nella famiglie (es. Bűchmuller-Rűckl-Wyler).
Tali particelle hanno numeri leptonico L e barionico B diversi da 0 e sono classificate in base al numero fermionico F=|L+3B|=0,2.
Possono essere a seconda della massaprodotte in modo risonante (canale s) o contribuire in modo indiretto (canali s e u).
Evento simulato con muone nello statofinaleGli eventi hanno elevato impulso trasversomancante e un muone o un tau con essoallineato.Nessuna evidenza e’ stata trovata di eventi con Lepton Flavour Violation nel canale muonico o in quello tau nella statistica di HERA I raccolta daZEUS e finora analizzata.
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Gruppo 1Fisica agli acceleratori
• Interazioni e- p (ZEUS)
• Violazione di CP (NA48 + LHCB)
• Ricerca di nuova fisica (CMS)
Gruppo 2Fisica non agli acceleratori
Raggi cosmici
• Antimateria nei RC(PAMELA)
•RC di energia estrema(EUSO)
Onde gravitazionali
•Barre risonanti (AURIGA)
•Interferometri ottici(VIRGO/LISA)
Interdisciplinarietà
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
NA48 è un esperimento CERN dedicato allo studio dei mesoni KK± e K0(KS e KL) sono mesoni costituiti da un quark(antiquark) s (strange)ed un antiquark(quark) u(up) o d(down)
Negli anni 50 nei K± si è scoperta la Violazione della Parità: destra e sinistra non sono simmetriche
Nel 1964 nei KL si è scoperta la Violazione di CP: Materia e Antimateria non sono simmetriche
Negli anni 1997-2001 NA48 ha scoperto la Violazione “diretta” di CP nei K0: particella e antiparticella hanno probabilità di decadimento differentiLa violazione “diretta” di CP nei K0 si parametrizza con:
4ε 1 RRe (14.7 2.2) 10
[Risultato fε
inale di N6
A4 ]8
−′ − = = ± ×
NA48 NA48 all’SPSall’SPS
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Kevlar window
Drift chamber 1
Anti counter 6Drift chamber 2
Magnet
Drift chamber 3
Helium tank
Anti counter 7Drift chamber 4
Hodoscope
Liquid krypton calorimeterHadron calorimeter
Muon veto sytem
Come funziona l’esperimento NA48?Grazie all’acceleratore SPS del CERN sono prodotti due fasci simultanei di KS e KL, i cui decadimenti in due pioni carichi o due pioni neutrisono rivelati da:
• uno spettrometro magnetico con camere a fili• un calorimetro elettromagnetico a Kripton liquido• un sistema di scintillatori per rivelare i protoni che producono i KS(tagger)• un calorimetro adronico, un muon veto, due odoscopi per il trigger, etc
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
CERN
Geneva airport
ATLAS
CMS ALICE
LHCb
Mont Blanc
LHC tunnel
LHC: pp collider, 8 TeV + 8 TeV, 2007LHC: pp collider, 8 TeV + 8 TeV, 2007
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
B hadrons are mostly produced in the forward direction (along the beam)
Choose a forward spectrometer10–300 mrad
Both b and b in the acceptance: important for tagging the production state of the B hadron
01
23
12
3
θb�� [rad]�
�
θb�� [rad]�
�
b
b
b
b
b
b
θb
doesn't occur
b–b correlation
p
parton 1
b
b
Boost
p
parton 2
LHCbLHCb physics goalphysics goal:: High precision tests of CP violation in B meson
1012 b(bbar) pairs per year
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Typical B event
Need to measure proper time of B decay: t = mL / pchence decay length L (typically ~ 1 cm in LHCb)and momentum p from decay products (which have ~ 1–100 GeV)
Also need to tag production state of B: whether it was B or BUse charge of lepton or kaon from decay of the other b hadron
b-hadron
π+
l −
Κ−
π+π+
π−
B0
pp interaction�(primary vertex)
L
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
LHCb detector
Muon system to identify muons, also used in first level of trigger Efficiency ~ 95% for pion misidentification rate < 1%
Vertex locator around the interaction region Silicon strip detector with ~ 30 µm impact-parameter resolution
Calorimeter system to identify electrons, hadrons and neutrals Important for the first level of the trigger
Two RICH detectors for charged hadron identificationProvide > 3σ π–K separation for 3 < p < 80 GeV
Tracking system and dipole magnet to measure angles and momenta ∆p/p ~ 0.4 %, mass resolution ~ 14 MeV (for Bs →DsK) Magnetic field regularly reversed to reduce experimental systematics
• Excellent tracking and vertexing• Excellent particle identification capabilities• Specialised trigger for efficient B decay identification and background rejection
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Activity in FlorenceActivity in Florence
• INFN of Florence is building about 200 of the 1400 Multi Wire Proportional Chambers of the LHCb Muon Detector
Chamber prototype
Chamber wire soldering with laser beams
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Gruppo 1Fisica agli acceleratori
• Interazioni e- p (ZEUS)
• Violazione di CP (NA48 + LHCB)
• Ricerca di nuova fisica (CMS)
Gruppo 2Fisica non agli acceleratori
Raggi cosmici
• Antimateria nei RC(PAMELA)
•RC di energia estrema(EUSO)
Onde gravitazionali
•Barre risonanti (AURIGA)
•Interferometri ottici(VIRGO/LISA)
Interdisciplinarietà
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Tracker Pixel+Silicon TrackerCalorimetro Adronicorame + scintillatori
15 m21.5 m
Camere µ Drift Tubes + Cathode Strip Chambers + RPC
ECALcristalli PbWO4
Magnete superconduttore
4 Tesla
Misura di precisione di muoni, elettroni, γ, jets in un largo intervallo di energia• Tracciatori di precisione in campo magnetico (4 T)• sofisticata calorimetria elettromagnetica ed adronica
L’esperimentoL’esperimento CMS ad LHCCMS ad LHC
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Il Il programmaprogramma scientificoscientifico::
Studio della nuova fisica attesa ad una scala di energiamai raggiunta prima con gli acceleratori.
• Ricerca della particella di Higgs e dell’origine dellamassa
• Ricerca di particelle supersimmetriche. Grande Unificazione delle interazioni fondamentali. Neutralino materia oscura nell’universo
• Fisica dei quark pesanti (t, b).• Fisica degli ioni pesanti ad altissima energia. Studio
del quark-gluon plasma.
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
• 200 m2 di rivelatori in silicio realizzati con tecnologia planare:– Pixels per R < 15 cm– Sensori a micro-strisce di silicio per 20 < R < 110 cm
• Rivelatori ed elettronica di lettura veloci – Adeguati alla velocita` di acquisizione richiesta da LHC (40 MHz)
• Impiego di laser e fibre ottiche per la trasmissione del segnaleanalogico.
• Scopo:σpt ~ 1-2 % a 100 GeV/c :– misura dei leptoni con ottima risoluzione (canali di nuova fisica); – ricostruzione di risonanze strette; – fisica del B.
σip ~ 10-20 µm a 100 GeV/c:– identificazione di b e di τ tramite vertici secondari. – Ricostruzione del tempo proprio nel decadimento (oscillazioni B-B).
Il Il tracciatoretracciatore centralecentrale
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
• Ricerca e sviluppo dei sensori a silicio• Controllo della qualità di produzione dei sensori;• Test di qualità dei moduli prodotti:• Costruzione dei moduli a microstrip:
microsaldatura in camera pulita• Studio e sviluppo dell’elettronica di
alimentazione•Sviluppo del software di ricostruzione.•Integrazione dei rivelatori sulla struttura meccanicacon elettronica di lettura e trasmissione ottica del segnale.•Studio dei prototipi di rivelatore finale in test su fascio.
Attività su CMS a FirenzeAttività su CMS a Firenze
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Gruppo 1Fisica agli acceleratori
• Interazioni e- p (ZEUS)
• Violazione di CP (NA48 + LHCB)
• Ricerca di nuova fisica (CMS)
Gruppo 2Fisica non agli acceleratori
Raggi cosmici
• Antimateria nei RC(PAMELA)
•RC di energia estrema(EUSO)
Onde gravitazionali
•Barre risonanti (AURIGA)
•Interferometri ottici(VIRGO/LISA)
Interdisciplinarietà
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
7.2−∝Φ EDeviazioni da questa leggedi potenza nelle regioni del•ginocchio (3.1015 eV)•caviglia (5.1018 eV)
LHC Beam Energy LHC CM Energy
High Energy
Very High Energy
Ultra High Energy
7.2−∝Φ E
3−∝Φ E
7.2−∝Φ E
I Raggi CosmiciI Raggi Cosmici(L’altra faccia della medaglia!)
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Cosa possiamo imparare dai RC?Misure/Effetti sperimentali Informazioni Fisiche
Composizione: p ≅ 85%He ≅ 12%C,N,O ≅ 10-2
Fe ≅ 10-4
e- ≅ 2%e+ ≅ 10-4
Spettri energeticiComposizione isotopicaRicerche di antinucleiRicerche di nuove particelle
Modulazione solareTaglio geomagneticoFasce di radiazioneAtmosfera (23 X0, 11 λI)
SorgentiMeccanismi di accelerazioneMeccanismi di propagazioneMezzo interstellareTempo di confinamentoNucleosintesiCampi magneticiFisica del soleGeofisica
Simmetria materia/antimateria???Nuove particelle???Materia oscura???Nuove interazioni???
410−≅p
2 campi di ricerca 1) Antimateria nei RCattivi a Firenze 2) Ultra High Energy Cosmic Raysnegli ultimi anni
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Gruppo 1Fisica agli acceleratori
• Interazioni e- p (ZEUS)
• Violazione di CP (NA48 + LHCB)
• Ricerca di nuova fisica (CMS)
Gruppo 2Fisica non agli acceleratori
Raggi cosmici
• Antimateria nei RC(PAMELA)
•RC di energia estrema(EUSO)
Onde gravitazionali
•Barre risonanti (AURIGA)
•Interferometri ottici(VIRGO/LISA)
Interdisciplinarietà
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Antimateria nei RCProblema cosmologico: simmetria/asimmetria materia/antimateria?
2 ipotesi cosmologiche: 1. L’universo è simmetrico: materia e antimateria occupano dominii differenti2. L’universo è fatto solo di materia;
Condizioni di Sakharov:1. Violazione numero barionico2. Violazione CP3. Non equilibrio termodinamico
Investigazione diretta della antimateria nell’Universo: Ricerca diretta di antiparticelle nei RC!!!!
Nep ,, +
Esperimento PAMELAEsperimento in orbita su satellite russo: Lancio nel 2004
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Situazione sperimentale attuale
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Situazione sperimentale attuale
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Pamela SubdetectorsTRD
• Threshold device. Signal from e±, no signal from p, π
• 9 planes of Xe/Co2 filled straws (4mm diameter). Interspersed with carbon fibre radiators ⇒ crude tracking.
• Aim: 102 separation e -vs-p (above 1GeV/c). NB: 106
with calorimeter.
Si Tracker + magnet
• Measures rigidity
• 5 Nd-B-Fe magnet segments (0.4T)
• 6 planes of 300µm thick Sidetectors
• ~3µm resolution in bending view demonstrated,ie: MDR = 740GV/c
Time-of-flight
• Gives L1 trigger / detects albedos / particle identification (up to 1GeV/c) / dE/dx
• Plastic scintillator + PMT
• Timing resolution = 70ps
Si-W Calorimeter
• Measures energies of e±. ∆E/E = 15% / E1/2.
• Si-X / W / Si-Y structure.
• 22 Si / 21 W ⇒ 16X0 / 0.9λ0
• Imaging: EM - vs- hadronicdiscrimination. Reconstruct long. and transverse shower profile.
Anticoincidence system
• Defines acceptance for tracker
• Plastic scintillator + PMT
• Binary read-out
[Acceptance ~21 cm2sr]
Firenze
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Possible increase of the antiprotonFlux due to Neutralino annihilation
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Gruppo 1Fisica agli acceleratori
• Interazioni e- p (ZEUS)
• Violazione di CP (NA48 + LHCB)
• Ricerca di nuova fisica (CMS)
Gruppo 2Fisica non agli acceleratori
Raggi cosmici
• Antimateria nei RC(PAMELA)
•RC di energia estrema(EUSO)
Onde gravitazionali
•Barre risonanti (AURIGA)
•Interferometri ottici(VIRGO/LISA)
Interdisciplinarietà
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
LO SPETTRO DEI RAGGI COSMICI ALLE ENERGIE ESTREMELO SPETTRO DEI RAGGI COSMICI ALLE ENERGIE ESTREME
P + γ ∆ P π..GZK cutoff ?
PROTONI ?
ISOTROPIA ?
CLUSTERS ?
CUTOFF ?
OGNI INTERPRETAZIONE RICHIEDE NUOVA FISICA O NUOVA ASTROFISICA
17 EVENTI
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
EUSO : EUSO : obiettivi scientificiobiettivi scientifici
• Misura ad alta statistica dello spettro dei raggi cosmici oltre illimite GZK (E>5 * 1019 eV); previsti circa 700 eventi/anno con energia E>1020eV , risoluzione in energia ∆E/E = 20%
• Misura su tutto l’angolo solido del flusso di EECR e ricerca dieventuali sorgenti puntiformi ; risoluzione angolare ∆θ=1o
• Misura Xmax medio Identificazione primario (P,Nuclei,γ,ν)
• Ricerca di neutrini EECR– I neutrini non sono affetti dal taglio GZK e possono venire da
sorgenti molto lontane, sono previsti da molti modelli di accelerazione di EECR
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
EUSO on the ISS : SCHEMA GENERALE
EUSO Geometry
Detector altitude = 380 km
orbital period = 90 min
duty cycle = 0.1- 0.2
Total field of view = 60°
optics diameter = 2.5 m
Geometrical factor = 5 · 105 km2 sr
Pixel size = (.8 · .8) km2
background = 500 ph/m2/ns/sr
EUSO : Extreme Universe Space Observatory
Focal surface (pixels)
Fresnel lenses
30o
0.1o
Cosmic ray
Fluorescence
Cherenkov
0.8 km
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Gruppo 1Fisica agli acceleratori
• Interazioni e- p (ZEUS)
• Violazione di CP (NA48 + LHCB)
• Ricerca di nuova fisica (CMS)
Gruppo 2Fisica non agli acceleratori
Raggi cosmici
• Antimateria nei RC(PAMELA)
•RC di energia estrema(EUSO)
Onde gravitazionali
•Barre risonanti (AURIGA)
•Interferometri ottici(VIRGO/LISA)
Interdisciplinarietà
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Le onde gravitazionaliLe onde gravitazionali
2 tecniche ‘complementari’• Barre risonanti AURIGA a Legnaro• Interferometri ottici VIRGO a Cascina
Sono previste dalla teoria della Relatività Generale e sono generate dal moto accelerato di masse.
Ondulazioni dello Spazio-tempo, il cui effetto sulla materia al suo passaggio è di deformarla secondo le direzioni perpendicolari a quella di propagazione (sono onde trasversali).
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Transducer
Electronics wiring support
LHe4 vesselAl2081 holder
Main Attenuator
Compression Spring
Thermal Shield Caratteristiche
principali:Alluminio, 2300kglunghezza 3m,
diametro 60cmraffreddata a 0.1 Kspeciali sospensioni
AURIGAAURIGA
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
820 840 860 880 900 920 94010-20
10-19
10-18
√Shh
(1/√
Hz)
Frequency (Hz)
Nd:YAGlaser
Phasemod.
Powerstab.
beam-splitter
transducercavity
optical fiber
Frequencylocking
FM sidebandstechnique
FM sidebandstechnique
Dataacquisition
Low frequencylocking
pzt actuator
referencecavity
temperaturecontrol
Trasduttore ottico: lettura delle vibrazioni della barra tramite laser
Sensibilità dimostrata a temperatura ambiente
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Evoluzioni futureEvoluzioni futureDual Sphere, Dual torus:Dual Sphere, Dual torus: sono dei rivelatori non risonanti che misurano lo spostamento differenziale di due masse concentriche su un intervallo di frequenze compreso tra le due frequenze di risonanza delle singole masse (1 kHz di banda).
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
VIRGOVIRGO
Interferometro ottico con bracci lunghi 3 km
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
La sospensione di Virgo
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
La sensibilità di Virgo
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
LISA è un interferometrospaziale (ESA-NASA)composto da unacostellazione di tre satelliti distanti 5 milioni di km l’uno dall’altro.
Il futuro: LISAIl futuro: LISA
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
3 pairs of “free falling” test masses
( 3 10-15 ms-2 Hz-1/2 @ 0.1 mHz)3 “test-mass follower”shielding spacecraft
2 semi-independent 5 106 km Michelson Interferometers with Laser Transponders
( 40 pm Hz-1/2)
Goal: GW at
0.1 mHz – 0.1 Hz
5 106 km
Spacecrafts
Test Masses
Telescopes
21 -3Strain sensitivity 3 10 Hz @ 10 Hz−≈ ×
LISA
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
Problema delle forze dovute alle cariche elettrostatiche generate dai Raggi Cosmici Firenze
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
La tecnologia e le attrezzatureLa tecnologia e le attrezzaturePer realizzare questi esperimenti è necessario:• Competenza tecnologica avanzata• Collaborazione tra vari enti di ricerca (INFN,
CNR, Università, INO, Osservatorio etc.)• Attrezzature (Camere pulite, Tecnologie per
sviluppo di rivelatori, Elettronica, Sistemi di Acquisizione, Rivelatori al silicio…)
NUOVO EDIFICIO INFN!!!!
• La Fisica e la Tecnologia sono sempre più interconnesse
Firenze, 4 Febbraio 2004 Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali Oscar Adriani
ConclusioniConclusioni• Lo studio delle particelle elementari e delle interazioni
fondamentali a Firenze è un campo in intensa attività
• Fisica agli acceleratori complementare alla Fisica dei Raggi Cosmici
• La Fisica delle Onde Gravitazionali ha avuto un forte impulso
Negli ultimi anni è stato seminato molto…
Speriamo in un buon raccolto nei prossimi anni!!!!