[Curiosità] Raffronto dell energia dei vari collisori

[guyver]

Collisori di adroni (protoni/antiprotoni/ioni)
ISR
1971/1984
protone-protone
primo collisore al mondo di adroni
energia del centro di massa di 62Gev

Super Proton Synchrotron
1981/1984
protone-antiprotone
(se non ho capito male)
energia per fascio (beam) di 400 Gev
SpS ha avuto 3 "vite" (e ne avrà una quarta) come collisore a bersaglio fisso con beam da 300 Gev, come collisore p/-p (0.8Tev??), ed ora come pre-acceleratore del LhC con beam di circa 450Gev, in futuro, 2015, ci dovrebbe essere un miglioramento per portarlo a circa 1Tev con il nome di Super-SpS
(E' l'acceleratore con cui Rubbia ha vinto il premio Nobel...)

Tevatron
protone-antiprotone
1983-oggi
Anche il tevatron ha subito diverse migliorieinel corso degli anni, oggi è arrivato ad un energia nel centro di massa di 1.96 Tev Una delle principali scoperte è la rilevazione del quark top nel 1995

LHC
protone-protone
2008?-?
Lhc è attualmente il collisore più potente del mondo, sfrutta il tunnel che conteneva il LEP avrà un energia nel centro di massa quando sarà a pieno regime di 14 Tev con beam di 7 Tev
Curiosità sfrutta come pre-acceleratori 2 vecchie glorie del passato del cern, come detto sopra, il SPS e l altro il PS del 1959 che aveva un beam di 28 Gev

SSC
Cancellato nel 1993 per un aumento vertiginoso dei costi, aveva una circonferenza di 87km e un energia nel centro di massa di 40Tev!!stica
se hanno paura del LHC per la creazione di buchi neri, materia strana, materia oscura, monopoli e chi più ne ha più ne metta per SSC che avrebbero detto???

sempre che qualcosa di strano non ci divori prima ecco il:
VLHC
Collisore del prossimo millenio il very large hadron collider (VLHC) sarà sicuramente un collisore costruito a livello mondiale con costi e capacità indefinite per ora...in uno studio del 2001 si legge una possibile circonferenza di circa 240 KM e un energia del centro di massa che dagli iniziali 40 Tev dovrebbe arrivare a sfiorare i 200 Tev con futuri upgrade....
Riutilizzare il tunnel scavato per SSC no eh?? poi 240 Km sono taaanntii!! E cmq a quel energia qualcosa di strano succederà se già ora qualcuno storce il naso per i 14Tev di LHC

Collisori "leptonici"
Molto meno potenti dei cugini "adronici" ma molto più sensibili per evidenziare caratteristiche quali spin, massa ecc ecc

Il più potente collisore elettrone-positrone è stato il
LEP
1989-2000
prima del suo smantellamento nel 2000, fu spinto ad un energia nel centro di massa di 209 Gev

SLAC/SLC
1966-oggi?
elettoni-positroni
collisore lineare con un energia nel centro di massa di 90 Gev
importanti scoperte dello SLAC :il quark Charm e il tauone, comparando i propri dati e quelli di altri acceleratori gli scienziati dello SLAC hanno predetto la massa del bosone di Higgs in circa 147Gev.
SLC ha la peculiarità di abbiniare una discreta potenza alla possibilità di generare fasci di elettroni fortemente polarizzati cosi da effettuare misure uniche...

Il futuro è del ILC internetional linear collider
Il design circolare non si adatta ,sopra una certa energia, per i collisori leptonici (per colpa della radiazione di sincotrone), infatti, come dice il nome, ILC sarà composto da due acceleratori lineari che faranno scontrare positroni e elettroni...l energia (sempre nel centro di massa) partirà dagli iniziali 0.5Tev per arrivare fino ad 1Tev

La lista non è esaustiva, mancano molti collisori, acceleratori

Imho il LEP è stato costruito pensando all LHC, probabilmente è stata sacrificata la "potenza" pura per un maggiore dettaglio...infatti penso che abbia fatto più "scienza" il LEP che il Tevraton, ma è solo un pensiero personale...infondato
LHC è un buon compromesso tra passato e futuro, praticamente sfrutta tutto lo sfruttabile che aveva a disposizione per ridurre i costi... sono stati veramente intelligenti

[Cfranco]

Originariamente inviato da guyver

SSC
Cancellato nel 1993 per un aumento vertiginoso dei costi, aveva una circonferenza di 87km e un energia nel centro di massa di 40Tev!!stica

"A hole in Texas"

Costruire acceleratori costa sempre di più , una nazione sola , anche fossero gli USA , non riesce a sostenerne i costi .
Cmq l' ILC ha appena subito un taglio dei finanziamenti ...

[guyver]

se volete farvi da soli il vostro acceleratore, un ciclotrone deglia anni 30 da 1.3 Mev...ecco qui un paio di siti
http://www.physics.rutgers.edu/cyclotron/
http://www.niell.org/cyc2.html
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=33
http://scitation.aip.org/journals/do..._11/30_1.shtml

e per finire
http://thecyclotronkids.com/
fatemi sapere se qualcuno ci prova do una mano anche io

E' old ma lo riporto

Rischi del LHC

Alcune persone ritengono che l'LHC potrebbe causare la distruzione della Terra.[11][12][13] Secondo questi il CERN potrebbe:

* Creare un buco nero stabile[14]
* Creare materia strana più stabile della materia ordinaria
* Creare monopoli magnetici che potrebbero catalizzare il decadimento dei protoni

La comunità scientifica sostiene che non c'è nessun pericolo. È infatti noto da tempo che la Terra viene costantemente colpita da raggi cosmici di energia anche enormemente superiore a quella dei fasci di LHC, senza che ciò causi alcun danno. Inoltre, se pure venissero prodotti mini buchi neri, essi evaporerebbero immediatamente per via della radiazione di Hawking e quindi sarebbero innocui.

Tuttavia, sostiene il fisico nucleare Wagner[15] , un mini buco nero creato in laboratorio è considerevolmente differente da uno creato dai raggi cosmici ad alta energia che colpiscono la Terra. Se i raggi cosmici producono veramente mini buchi neri, come sostengono alcune teorie, viaggerebbero a una velocità relativa alla Terra molto alta (0,9999 c) e, come un neutrino, attraverserebbero la Terra in circa 0,25 secondi senza interagire con la materia; o al massimo se interagissero comunque inghiottirebbero al massimo qualche quark a un ritmo molto lento.

Al contrario un mini buco nero creato nell'LHC sarebbe relativamente a riposo, e ci sarebbe una probabilità su 10^5 che non raggiunga la velocità di fuga terrestre[16]; nel caso la velocità del minibuco nero fosse minore della velocità di fuga della Terra verrebbe catturato dal campo gravitazionale terrestre e dopo un po' di tempo interagirebbe lentamente con la materia e acquisterebbe sempre più massa fino a inghiottire la Terra. Questo a patto che la radiazione di Hawking non esista perché se esistesse allora il mini buco nero evaporerebbe e non ci sarebbe pericolo.

Per quanto riguarda la radiazione di Hawking la sua esistenza non è stata ancora verificata e quindi potrebbe anche non esistere. Se non esistesse i mini buchi neri creati sarebbero stabili e potrebbero distruggere la Terra. Tuttavia, afferma il fisico Landsberg, anche se Hawking sbagliasse il mini buco nero divorerebbe la materia così lentamente che per divorare un milligrammo ci vorrebbe più dell'età dell'universo [17].

Tuttavia secondo alcuni[16] l'accrescimento del buco nero sarebbe esponenziale e non lineare, come invece sostengono i fisici del CERN. Questo per vari motivi:

* Per calcolare la velocità di accrescimento del buco nero il CERN ha utilizzato il "raggio di Schwarzschild" per la accretion cross section. Quando il minibuco nero viaggia a velocità molto basse, non bisogna utilizzare il raggio di Schwarzschild per calcolare l'accrescimento. Questo perché a velocità basse il raggio di cattura del buco nero è più grande del raggio di Schwarzschild. Se la velocità del MBN fosse zero, l'attrazione gravitazionale sarebbe attiva a una distanza maggiore del raggio di Schwarzschild.
* Se un MBN inghiotte un elettrone, acquisterà una carica e di conseguenza inghiottirà un protone.
* Se un MBN inghiotte un quark probabilmente inghiottirà un protone. Quando un quark viene catturato, l'intero nucleone verrà probabilmente catturato perché in caso contrario il buco nero avrebbe acquisito un carica frazionaria (Per esempio - 1/3.). In un nucleo una carica frazionaria è instabile e non è permessa. Questo suggerisce fortemente che il MBN dovrà inghiottire altre cariche frazionarie per acquisire una carica intera.
* Le forze di Gauge a brevi distanze potrebbero aiutare un MBN a catturare un nucleo atomico. Secondo James Blodgett un MBN a bassa velocità catturerà 8.400 nucleoni ogni ora, all'inizio di un processo esponenziale.
* Al centro della Terra accadrebbero nuovi processi che incrementerebbero le dimensioni del buco nero: come già menzionato più su, in dieci anni 3.160 MBN potrebbero venire catturati dalla Terra*. Tutti i MBN perderanno progressivamente velocità a causa di numerose interazioni. Dopo un certo lasso di tempo tutti questi MBN si dirigeranno verso il centro gravitazionale della Terra. In seguito a numerose interazioni si fermeranno lì e si uniranno in un solo MBN.
La massa di questo MBN sarà all'incirca 0.02 g e il suo raggio sarà 4 x 10^-17 m. Al centro della Terra, la pressione è 3.6 x 10^11 Pascal. Questa pressione è generata dalla materia della Terra che preme sulla nube elettronica degli atomi del nucleo. Il moto degli elettroni è responsabile della pressione "degenerescence" che controbilancia la pressione della Terra.
Intorno a un buco nero non c'è una nube elettronica e non c'è una pressione degenerescence che controbilanci la pressione di tutta la materia della Terra. La pressione è uguale a forza diviso superficie. Se F= Costante e la superficie diminuisce la pressione aumenterà. Qui F è il peso della Terra e questo non cambia. Poiché la superficie del MBN sarà molto piccola, la pressione sulla sua superficie sarà approssimativamente 7 x 10 ^ 23 Pa. L'alta pressione in questa regione spingerà tutta la materia in direzione del MBN.
Verranno catturati prima gli elettroni e poi i nuclei.
È certo che gli atomi verranno catturati uno dopo l'altro e più la pressione sarà grande più l'accrescimento sarà veloce. Quando una stella di neutroni comincia a collassare in un buco nero (implosione), all'inizio il buco nero è soltanto un mini buco nero che poi si espanderà fino a diventare di dimensioni normali. L'accrescimento del mini buco nero in una stella di neutroni è accelerato dalla pressione gravitazionale che rompe la forza forte che tiene uniti i quark all'interno dei nucleoni.
Al centro della Terra la pressione è normalmente troppo bassa per avviare questo processo, ma se creiamo un MBN a bassa velocità che non evapora e se questo buco nero precipita al centro della Terra dove resta a riposo, la pressione al centro della Terra potrebbe essere sufficiente per la crescita del MBN. Bisogna ricordare che nelle vicinanze del MBN la "forza forte" è rotta e questo significa che lo stesso tipo di processo che avviene in una stella di neutroni potrebbe funzionare lì ( comunque in modo più lento rispetto alla stella di neutroni ). Al centro della Terra, l'alta pressione, l'alta temperatura, la massa in crescita associati con le forze elettriche e di gauge potrebbero determinare un processo di accrescimento esponenziale. Un MBN di 0.02 g a riposo al centro della Terra potrebbe inghiottire materia a un ritmo che va da 1 g/sec a 5 g/sec.

Secondo lo scienziato tedesco Rossler i mini buchi neri inghiottiranno la Terra in 50 mesi.[18] Walter Wagner e Luis Sancho hanno citato in giudizio presso una corte delle Hawaii il Cern, il Fermilab di Chicago e il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti che hanno partecipato alla costruzione dell'acceleratore.

* questo punto veramente non l'ho capito, da dove verrebbero fuori gli altri MBN??

poi non si fà menzione degli altri 2/3 problemi : materia strana, monopoli, materia oscura... quello del MBN è un problema vecchio degli anni 80... mi pare già allora avevano calcolato che semplicemente evaporava (scivolava) dal nostro universo, invece quello della materia strana potrebbe essere un problema più serio..imho sempre se esiste http://it.wikipedia.org/wiki/Materia_strana

[Rand]

Riguardo LHC su "Le Scienze" di Aprile c'è uno speciale a lui dedicato:

DOSSIER: Quando abbiamo dovuto uccidere il Re
di Luciano Maiani
La decisione di mettere fine alle attività del LEP per avviare la costruzione di LHC è stata dolorosa, ma fondamentale per la leadership europea in fisica delle particelle

DOSSIER: La macchina delle scoperte
di Graham P. Collins
Con il Large Hadron Collider, al CERN sta per partire il più grande esperimento di fisica delle particelle della storia

DOSSIER: L'Italia nel Large Hadron Collider
di Roberto Petronzio
La macchina che entrerà in funzione a Ginevra ha molto di italiano, grazie all'eccellenza della nostra fisica e al ruolo dell'Istituto nazionale di fisica nucleare

DOSSIER: L'imminente rivoluzione della fisica delle particelle
di Chris Quigg
Il modello standard mostra i suoi limiti a energie che superano la portata degli attuali acceleratori. Ecco perché, a prescindere dalle scoperte che farà, LHC porterà la fisica in nuovi mondi

DOSSIER: L'erede di LHC
di Barry Barish, Nicholas Walkere Hitoshi Yamamoto
Per proseguire nello studio della fisica delle particelle alle alte energie ci vogliono acceleratori per elettroni e positroni più potenti di quelli attuali

[killercode]

Originariamente inviato da guyver

se volete farvi da soli il vostro acceleratore, un ciclotrone deglia anni 30 da 1.3 Mev...ecco qui un paio di siti
http://www.physics.rutgers.edu/cyclotron/
http://www.niell.org/cyc2.html
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=33
http://scitation.aip.org/journals/do..._11/30_1.shtml

e per finire
http://thecyclotronkids.com/
fatemi sapere se qualcuno ci prova do una mano anche io

E' old ma lo riporto

* questo punto veramente non l'ho capito, da dove verrebbero fuori gli altri MBN??

poi non si fà menzione degli altri 2/3 problemi : materia strana, monopoli, materia oscura... quello del MBN è un problema vecchio degli anni 80... mi pare già allora avevano calcolato che semplicemente evaporava (scivolava) dal nostro universo, invece quello della materia strana potrebbe essere un problema più serio..imho sempre se esiste http://it.wikipedia.org/wiki/Materia_strana

la guida per costruire il ciclotrone mi mancava, ho già costruito la camera a nebbia, ora mi faccio questo e poi posso iniziare a fare il fisico nucleare amatoriale

[Xile]

Ma a cosa servono in pratica?

[Torav]

Originariamente inviato da Xile

Ma a cosa servono in pratica?

beh, in generale a confutare le strane teorie dei particellari
seriamente, possono servire a diversi scopi, tra cui:
1) investigare i componenti più piccoli della materia (e più vai sul piccolo più ti serve energia!)
2) confutare (o non!) teorie come leggi di conservazione, teoria della relatività e roba malsana da particellari
3) generare radiazione di sincrotrone (in pratica particelle che girano in un anello emettono radiazione fondamentalmente "bianca", cioè che va dagli infrarossi ai raggi x) che è utilissima per fare spettrometria o scattering.

non sono un esperto ma queste sono le prime cose che mi sono venute in mente

[stbarlet]

Originariamente inviato da Torav

beh, in generale a confutare le strane teorie dei particellari
seriamente, possono servire a diversi scopi, tra cui:
1) investigare i componenti più piccoli della materia (e più vai sul piccolo più ti serve energia!)
2) confutare (o non!) teorie come leggi di conservazione, teoria della relatività e roba malsana da particellari
3) generare radiazione di sincrotrone (in pratica particelle che girano in un anello emettono radiazione fondamentalmente "bianca", cioè che va dagli infrarossi ai raggi x) che è utilissima per fare spettrometria o scattering.

non sono un esperto ma queste sono le prime cose che mi sono venute in mente

Parlo per la parte che mi interessa più direttamente.. Per le caratterizzazioni molecolari si usa la diffrazione della luce di sincrotrone.

[guyver]

la radiazione di sicrotone è usata in moltissimi campi anche in medicina

* Cristallografia di proteine e grandi molecole organiche e non
* Analisi chimiche per determinazioni di composizione
* Osservazione di cellule viventi e le loro interazioni molecolari
* Incisione di chip elettronici
* Analisi e controllo di semiconduttori
* Studi di fluorescenza
* Individuazione di droga
* Analisi di materiali in geologia
* Diagnosi per immagini in medicina

un piccolo ciclotrone modificato è usato anche nei forni a microonde e si chiama magnetron

il più potente accelleratore lineare prima del futuro ILC è lo SLAC/SLC con un energia nel centro di massa di 90 Gev importanti scoperte dello SLAC :il quark Charm e il tauone, comparando i propri dati e quelli di altri acceleratori gli scienziati dello SLAC hanno predetto la massa del bosone di Higgs in circa 147Gev.
SLC ha la peculiarità di abbiniare una discreta potenza alla possibilità di generare fasci di elettroni fortemente polarizzati cosi da effettuare misure uniche...

[guyver]

Originariamente inviato da killercode

la guida per costruire il ciclotrone mi mancava, ho già costruito la camera a nebbia, ora mi faccio questo e poi posso iniziare a fare il fisico nucleare amatoriale

bella... per cosa la usi?
usi un ccd o una pellicola fotografica??
posta immagini e qualche risultato...

ho trovato questo sito
http://teachers.web.cern.ch/teachers/
dove si spiega praticamente tutto sulle camere a nebbia a bolle e come calcolare la massa di alcune particelle impresse e molto altro...
http://teachers.web.cern.ch/teachers...tu/default.htm

[guyver]

per brevità linko qui le instruzioni per costruire una camera a nebbia..molto divertente e didattico
http://teachers.web.cern.ch/teachers...loud-final.pdf

l'unica cosa che forse è un pò difficile da trovare è il ghiaccio secco ma si trova on line a 85 euro più spese in kit da 20 kg per esempio qui se ci sono altri posti dove trovarlo dite pure... io ho fatto una ricerca veloce ....
magari anche l'isopropanolo puro è di difficile reperimento

[killercode]

Originariamente inviato da guyver

bella... per cosa la usi?
usi un ccd o una pellicola fotografica??
posta immagini e qualche risultato...

ho trovato questo sito
http://teachers.web.cern.ch/teachers/
dove si spiega praticamente tutto sulle camere a nebbia a bolle e come calcolare la massa di alcune particelle impresse e molto altro...
http://teachers.web.cern.ch/teachers...tu/default.htm

A dire il vero non la uso, non saprei neanche per cosa usarla. Sul blog di Bressanini ho trovato quest'articolo e non avevo niente da fare
http://bressanini-lescienze.blogauto...mera-a-nebbia/

[GUSTAV]<]

Originariamente inviato da guyver

per brevità linko qui le instruzioni per costruire una camera a nebbia..molto divertente e didattico
http://teachers.web.cern.ch/teachers...loud-final.pdf

l'unica cosa che forse è un pò difficile da trovare è il ghiaccio secco ma si trova on line a 85 euro più spese in kit da 20 kg per esempio qui se ci sono altri posti dove trovarlo dite pure... io ho fatto una ricerca veloce ....
magari anche l'isopropanolo puro è di difficile reperimento

l'isopropanolo è facile da trovare, è un solvente industriale per pulire PCB.