LHC SI PREPARA A RIPARTIRE: OBIETTIVO COLLISIONI A 13 TEV NEL 2015

by comunicazione@presid.infn.it (Administrator)

Il Large Hadron Collider si sta preparando per ripartire per il secondo ciclo di operatività (in gergo run) che comincerà nel marzo 2015 e durerà 3 anni. L’annuncio è stato dato oggi nell’ambito della 174esima seduta del Cern Council. LHC che con i suoi 27 km di circonferenza, è il più grande e potente acceleratore di particelle al mondo, è stato fermo per uno stop tecnico di 2 anni programmato per preparare la macchina al secondo run in cui l’acceleratore opererà a un’energia, circa doppia rispetto a quella iniziale di partenza. Nei mesi scorsi la macchina è stata progressivamente raffreddata e raggiungerà la temperatura di circa 1.9 gradi kelvin (pari a -271 gradi centigradi) una temperatura vicinissima allo zero assoluto (0 gradi kelvin pari a -273 gradi centigradi). Tutti i team sono al lavoro per testare la macchina prima del primo giro di protoni, previsto per la primavera 2015. Il 9 Dicembre 2014 i magneti superconduttori di un primo settore di LHC hanno raggiunto per la prima volta le prestazioni necessarie per far circolare fasci di protoni a 6.5 TeV. L’obiettivo per il 2015 è ambizioso, far scontare fasci di protoni, e dunque ottenere collisioni, a 13 TeV: un’energia mai raggiunta prima d’ora in nessun acceleratore al mondo.  Per Antonio Zoccoli, della Giunta esecutiva’INFN “È un passo molto importate e ben preparato e a cui l’INFN ha contribuito con molto impegno. Lo stop tecnico di questi due anni ha consentito agli esperimenti di lavorare per migliorare gli apparati sperimentali e i detector in vista della ripartenza e del nuovo periodo di presa dati che potrebbe portare a nuove scoperte e svelare nuove frontiere della fisica delle particelle.” (e.c.)

IL NUOVO PIXEL DETECTOR DI ATLAS VEDE I PRIMI EVENTI DI RAGGI COSMICI

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In preparazione alla ripresa di LHC, all’energia mai raggiunta di 13 TeV nel centro di massa, che avverrà nei primi mesi del 2015, l’esperimento ATLAS sta ricominciando i test di presa dati, per verificare i sistemi di acquisizione e di controllo e per calibrare i rivelatori che lo compongono. In particolare, deve essere inserito nella catena di acquisizione il Pixel Detector, completamente rinnovato, dopo l’estrazione dal pozzo avvenuta in aprile 2013 e successivamente reinstallato nel maggio di quest’anno con l’aggiunta di un quarto strato di pixel, chiamato IBL. L’IBL è collocato all’interno del Pixel Detector, a circa 3 cm di distanza dalla linea del fascio, attorno a una nuova beam pipe. Per resistere all’alto livello di radiazione in prossimità della zona di interazione, per la costruzione dell’IBL sono stati sviluppati sensori al silicio in tecnologie avanzate (3D e planari) e un nuovo  avanzatissimo chip di read-out. Il nuovo Pixel Detector è funzionante e registra il passaggio di raggi cosmici. Dopo questo successo, inizia ora l’attività di calibrazione, in vista del nuovo run di LHC nel 2015.

FABIOLA GIANOTTI E' IL NUOVO DIRETTORE GENERALE DEL CERN

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La scienziata italiana Fabiola Gianotti è il nuovo Direttore Generale del CERN di Ginevra, il più importante centro al mondo per la ricerca in fisica delle particelle. A indicarla come successore di Rolf-Dieter Heuer, che ha ricoperto la carica dal 2009, affiancato da Sergio Bertolucci, Direttore della Ricerca e del Computing, è stato il Director General Search Committee del CERN, l’organo deputato alla individuazione e alla nomina del nuovo Direttore Generale. Gli altri due scienziati in corsa per il prestigioso incarico erano l’olandese Frank Linde, direttore dell’Nikhef, e il britannico Terry Wyatt, professore dell’università di Manchester.

“È con grande emozione e soddisfazione che apprendiamo della nomina di Fabiola Gianotti a direttore generale del CERN”, commenta Fernando Ferroni, presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. “A Fabiola vanno le mie personali congratulazioni e quelle di tutto l’INFN per essere stata scelta a dirigere del più prestigioso laboratorio di fisica del mondo intero. Sappiamo che sarà all’altezza di questa alta responsabilità e che guiderà con classe e sicurezza il CERN verso nuovi successi”.
“L’Italia ha un rapporto speciale con il CERN, – ricorda Ferroni – dal suo inizio, con Edoardo Amaldi tra i padri fondatori, ai successi degli esperimenti LHC, a maggioranza diretti da fisici italiani, suggellati dalla scoperta del bosone di Higgs, passando per il premio Nobel a Carlo Rubbia, anche lui direttore generale, come pure Luciano Maiani”. “Ora accogliamo con una gioia immensa l’elezione di Fabiola Gianotti al vertice del grande laboratorio, che così sarà ora diretto da una italiana, figlia della nostra scuola, che dimostra la sua vitalità e visibilità a livello globale. Per l’Italia è un riconoscimento straordinario, e per l’INFN la conferma delle sue scelte scientifiche e formative, e un incoraggiamento a continuare nella direzione dell’eccellenza senza compromessi. Da parte mia e di tutto l’INFN, in bocca al lupo a Fabiola!”

Osservato da ATLAS un fenomeno ancora più raro del bosone di Higgs

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Con un recente articolo accettato su Physical Review Letters, gli scienziati di ATLAS hanno annunciato la prima osservazione di un fenomeno direttamente legato al meccanismo di rottura spontanea della simmetria attraverso il quale le particelle acquistano massa, noto come meccanismo di Higgs. Più raro dello stesso bosone di Higgs, il fenomeno osservato consiste nella produzione, nelle collisioni protone-protone, di una coppia di bosoni W con lo stesso segno di carica elettrica, accompagnati da due ‘getti’. La sua evidenza, possibile solo grazie all’analisi di un elevato numero di eventi, ottenuta utilizzando tutta la statistica raccolta nel 2012 a LHC, garantirebbe un’ulteriore verifica del Modello Standard, la teoria che descrive le particelle elementari e le loro interazioni.
La produzione di questo processo si realizza infatti solo una volta ogni 100 trilioni di collisioni protone-protone. Sono stati osservati solo 34 eventi, in buon accordo con le previsioni del Modello Standard.
Sebbene numerosi esperimenti ne abbiano già confermato la consistenza, il Modello Standard resta una teoria incompiuta. La materia oscura, l’energia oscura e l’asimmetria tra materia e antimateria nell’universo non possono difatti essere spiegate nel contesto teorico corrente. Anche per questo, i fisici di LHC stanno programmando per il prossimo futuro misure piu’ accurate per comprendere a fondo le caratteristiche del bosone di Higgs e del meccanismo omonimo. LHC riprenderà a fornire collisioni nella primavera del 2015, a un’energia di 13 TeV, quasi doppia rispetto a quella che ha consentito la scoperta del bosone di Higgs. Questo consentirà di aumentare il numero di osservazioni di 150 volte rispetto a prima e di avere un’idea più dettagliata del comportamento del bosone di Higgs.
“La comunità dei fisici italiani che lavorano in ATLAS e’ impegnata in prima linea nel mettere a punto l’apparato per la ripartenza di LHC e non vediamo l’ora di riprendere la presa dati”, afferma Anna Di Ciaccio, coordinatrice italiana dell’esperimento, “lo studio più dettagliato  di questo processo, osservato per la prima volta con il nostro rivelatore, sarà importante per escludere alcuni dei modelli teorici proposti oggi come estensioni del Modello Standard”. [Sara Cacciarini]

A due anni dall'annuncio della scoperta,CMS chiude un capitolo importante sulle misure del bosone di Higgs

by comunicazione@presid.infn.it (Administrator)

Dall’annuncio della scoperta del bosone di Higgs, esattamente il 4 luglio di due anni fa, i fisici che lavorano nelle collaborazioni CMS e ATLAS hanno concentrato i loro sforzi per misurare le proprietà di questa nuova particella. Perché la domanda ancora aperta è se si tratti del bosone di Higgs previsto dal Modello Standard oppure di un tipo diverso, uno dei vari che attendono di essere scoperti.
Questa settimana a Valencia in Spagna, nel corso della 37th International Conference on High Energy Physics, la più grande conferenza biennale di fisica delle particelle, la collaborazione CMS presenta un ampio repertorio di risultati relativi al campione completo di dati raccolti durante il Run 1 (il primo ciclo di attività) da collisioni protone-protone a energie nel centro di massa di 7 e 8 TeV.
Il bosone di Higgs è una particella effimera. Decade in una coppia di particelle più leggere quasi immediatamente dopo essere stata prodotta a LHC. Uno di questi “canali di decadimento” è quello in cui il bosone di Higgs si trasforma in due fotoni. Il più recente risultato di CMS in questo canale di decadimento mostra un picco nei dati con una significatività di 5σ. CMS ha anche misurato la massa del bosone di Higgs con una precisione di poche parti per mille, che è una dimostrazione del disegno brillante e della costruzione meticolosa del rivelatore di CMS, dell’efficiente operazione e calibrazione e dell’impegno instancabile dei gruppi di analisi nel comprendere tutti gli aspetti delle prestazioni del rivelatore.
L’analisi dei due fotoni completa le misure e permette una combinazione preliminare di tutti i canali di decadimento finora osservati per estrarre la massima informazione possibile sulle proprietà del nuovo bosone, compresi i suoi accoppiamenti alle particelle fondamentali. Il segnale osservato è in perfetto accordo con i calcoli più accurati di Modello Standard. Nel loro insieme, i risultati rappresentano un impressionante tour de force, il culmine di quattro anni di lavoro incessante che è cominciato con le prime ricerche del bosone di Higgs a CMS nel 2010.
"Siamo orgogliosi di essere stati tra i protagonisti di questa impresa scientifica. A 50 anni dalla predizione teorica è un risultato eccezionale! La comunità italiana ha contribuito in prima fila alla costruzione dell’esperimento, all’analisi dei dati e ai calcoli teorici che hanno portato a questa grande scoperta”, commenta Nadia Pastrone, responsabile nazionale CMS.

LHCf PUBBLICA NUOVI RISULTATI

by francesca.cuicchio@presid.infn.it (Cuicchio Francesca)

L'esperimento LHCf ha pubblicato su Physical Reviwe C i primi risultati sugli studi di produzione di particelle neutre nelle interazioni tra protoni e nuclei di piombo ad altissima energia in LHC: è la prima volta che viene esplorata una regione così in avanti (in gergo ad altissima rapidità). I risultati sono di grande interesse per comprendere i meccanismi di interazione dei raggi cosmici di altissima energia con l'atmosfera che vengono studiati misurandone le proprietà attraverso la rivelazione degli sciami atmosferici estesi (EAS). Questi sciami vengono generati quando il raggio cosmico primario interagisce con l'atmosfera; per risalire dalle misure degli sciami atmosferici estesi alle proprietà dei raggi cosmici primari si usano modelli di simulazione Monte Carlo. “I dati raccolti dall'esperimento LHCf consentono di calibrare i modelli di interazione adronica, riducendo così una delle fonti di maggiore incertezza nella determinazione delle proprietà dei raggi cosmici primari, quali la loro composizione o il loro spettro energetico misurate da esperimenti come Auger e Telecope Array. – commenta Alessia Tricomi, responsabile INFN dell’esperimento LHCf – Inoltre i risultati appena pubblicati sono importanti per comprendere i meccanismi dell’ interazione forte che lega gluoni e quark all'interno degli adroni nel contesto della soft-QCD". LHCf, grazie alla sua capacità di studiare le collisioni a piccolo angolo, ha fornito una misura complementare a quella degli esperimenti centrali, esplorando una regione mai studiata prima. (e.c.) 

LHC in preparazione atletica: nel 2015 si riparte

by comunicazione@presid.infn.it (Administrator)

Il Large Hadron Collider (LHC), il più grande e potente acceleratore di particelle del mondo, che ha permesso la scoperta del bosone di Higgs, ha iniziato a prepararsi per la ripartenza, prevista per l’inizio del 2015. Sarà il secondo “run” della macchina, come viene chiamato in gergo dai fisici, cioè il secondo ciclo di attività sperimentali, che durerà tre anni, e che prevede il funzionamento dell’acceleratore a energia quasi doppia e a luminosità ancora maggiore rispetto a prima. Il 18 giugno è stata chiusa l’ultima interconnessione tra i magneti, in questi giorni è iniziato anche il raffreddamento della grande macchina: uno degli otto settori in cui è suddiviso l’anello dell’acceleratore è già stato raffreddato alla temperatura di esercizio. Anche gli esperimenti, i rivelatori di particelle collocati lungo il tunnel di 27 chilometri nei punti dove si scontrano i protoni, hanno approtato, durante questo stop tecnico, modifiche per migliorare le loro performance. “La scoperta del bosone di Higgs è stata giusto l’inizio del viaggio di LHC, – commenta Fabiola Gianotti che è stata coordinatrice dell’esperimento ATLAS e ha annunciato la scoperta il 4 luglio del 2012 – l’aumento di energia apre infatti le porte a un potenziale di scoperte completamente nuovo”.

INSERITO L’IBL NEL CUORE DI ATLAS

by comunicazione@presid.infn.it (Administrator)

Ieri, 7 maggio, si è conclusa con successo la delicata operazione di inserimento all’interno del Pixel Detector di ATLAS dell’IBL (Insertable B-Layer). Si tratta di un quarto strato di pixel, collocato a circa 3 cm di distanza dalla linea del fascio, attorno alla nuova beam pipe. Per resistere all’alto livello di radiazione in prossimità della zona di interazione delle particelle, per la sua costruzione sono stati sviluppati sensori al silicio in tecnologie avanzate (3D e planari), e una nuova elettronica di lettura dei dati. L’IBL aveva cominciato lunedì 5 maggio il suo viaggio dal laboratorio SR1, dove è stato assemblato, fino al fondo della caverna di ATLAS. L’operazione, durata due giorni, ha incluso lo spostamento dallo stand di integrazione al supporto per il trasporto, l’uscita dal laboratorio, e il trasporto con una gru al pozzo di ATLAS, dove la gru da 20 tonellate lo ha infine preso in carico e calato nella caverna dell’esperimento.

ALICE, Il RESEARCH BOARD DEL CERN APPROVA IL PROGETTO PER IL NUOVO TRACCIATORE AL SILICIO

by comunicazione@presid.infn.it (Administrator)

Nel corso della riunione del 12 Marzo, il Research Board del CERN ha definitivamente approvato il Technical Design Report per il nuovo tracciatore interno a silicio (ITS) dell'esperimento ALICE, la cui installazione è prevista nel 2019. L’approvazione del nuovo ITS costituisce l’avvallo ufficiale da parte del CERN all’intero programma di miglioramento di ALICE, che prevede il rifacimento di altri elementi fondamentali dell’apparato sperimentale, per i quali il Technical Design Report è in corso di valutazione da parte del comitato scientifico del CERN.
Qualche milionesimo di secondo dopo il Big-Bang l’universo era dominato dal  Quark-Gluon Plasma (QGP) ove quark e gluoni erano privi di alcun confinamento. Capire le caratteristiche del QGP è uno degli scopi dell’esperimento ALICE. Per meglio attrezzarsi a questa sfida ALICE ha progettato un nuovo tracciatore al silicio (ITS) costituito da sette cilindri coassiali che circondano il tubo all'interno del quale collidono frontalmente i due fasci del collisore LHC. Tutti i cilindri dell’ITS saranno equipaggiati con sensori di silicio a pixel attivi di tipo monolitico (MAPS) di nuova  generazione, realizzando così una "macchina fotografica" da circa 25 miliardi-pixel che coprirà un’area di 10 m2! Ciascun pixel di silicio (0,02 x 0,02 mm2) ingloba il sensore e l’elettronica di lettura, il tutto in uno strato di appena 0,05 mm di spessore e quindi estremamente trasparente al passaggio delle particelle.
L’approvazione del Research Board premia diversi anni di ricerche e sviluppi tecnologici innovativi che hanno visto in prima linea la partecipazione e la responsabilità del personale INFN di numerose sezioni (Bari, Cagliari, Catania, LNF, Padova, Roma, Torino/Alessandria e Trieste). Nei prossimi mesi si prenderanno le decisioni finali sulle varie scelte tecnologiche e nel 2015 avrà inizio la costruzione del rivelatore che verrà realizzato in larga misura presso le sedi ed i laboratori dell’INFN.