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La fisica nucleare con gli acceleratori

Posted by janejacobs su settembre 9, 2008

 

Dal sito dell’Istituto Italiano di Fisica Nucleare:

“I primi decenni del ‘900 videro un’intensa attività nello studio della struttura dell’atomo. L’osservazione dei decadimenti radioattivi e l’interazione di fasci di particelle con la materia permisero ai fisici di effettuare scoperte fondamentali. Contemporaneamente, grazie allo studio della radiazione cosmica fu possibile osservare particelle fino a quel momento sconosciute. Lo sviluppo tecnologico facilitò successivamente la costruzione di acceleratori, macchine che aumentano l’energia delle particelle facendole viaggiare a velocità prossime a quelle della luce, la massima velocità possibile per qualunque corpo. L’uso di acceleratori ha consentito di esplorare i costituenti fondamentali dei nuclei atomici e di creare nuove forme di materia. Negli acceleratori lineari le particelle vengono fatte urtare contro un bersaglio fisso, mentre negli acceleratori circolari due fasci di particelle accelerati in versi opposti collidono tra loro. Le quantità di energia che le particelle hanno acquistato prima dell’urto vengono convertite, grazie all’interazione, in altre forme di materia rendendo così possibile l’osservazione di nuove particelle.
Il tipo di acceleratore concettualmente più elegante e più affermato, AdA (Anello di Annichilazione), fu progettato e realizzato a Frascati negli anni ’60, nel primo Laboratorio nazionale dell’Infn. In AdA, il cui diametro era di circa un metro, due fasci, uno costituito da elettroni e l’altro di positroni (cioè elettroni con carica elettrica positiva), collidevano tra loro. Alle macchine di questo tipo, che fanno collidere particelle di materia e di antimateria, si deve la maggior parte delle scoperte ottenute negli ultimi trent’anni nel campo della fisica delle particelle e la verifica dettagliata della maggior parte delle previsioni teoriche. Per studiare il comportamento delle particelle ad energie sempre più elevate sono stati costruiti, negli anni, acceleratori sempre più grandi e si è passati dai circa 3 m di circonferenza di AdA ai 27 km dell’anello sotterraneo LEP (Large Electron Positron collider), utilizzato al CERN di Ginevra dall’89. L’uso di tale acceleratore ha permesso di studiare le particelle W e Z, responsabili del decadimento radioattivo, avvalorando il modello teorico sul quale oggi si basa la descrizione del mondo subnucleare: il Modello Standard. Le ricerche effettuate al LEP hanno aperto la strada a una nuova generazione di esperimenti volti a scoprire l’ultimo tassello mancante di questa teoria: la particella di Higgs. Sarà LHC (Large Hadron Collider), il nuovo acceleratore in corso di costruzione a Ginevra, a prendere il posto di LEP in questa ricerca. LHC verrà utilizzato anche per studiare un altro grande problema della fisica delle particelle, la asimmetria tra materia e antimateria, il fenomeno nel quale alcune particelle di materia e le rispettive particelle di antimateria si comportano in natura in modo inaspettatamente diverso. Questo tipo di comportamento potrebbe contribuire a spiegare perché l’Universo sembra attualmente costituito solo da materia. Il nuovo acceleratore contribuirà dunque a far luce su aspetti fondamentali della formazione e dell’evoluzione del cosmo.”

Segue una lista di alcuni acceleratori di particelle funzionanti oggi in Italia e nel mondo fare click sul nome dell’acceleratore per collegarsi al relativo sito:

LHC, Ginevra

BABAR, California

ZEUS, Amburgo

Cavita’ superconduttive LNL, Legnaro

Fermilab, Chicago

Jefferson LAB, Virginia

Superconduttore Ciclotrone, Catania

KLOE e DAFNE, Frascati

Tsukuba, Giappone

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