Il plasma di quark e gluoni: l’Universo in laboratorio

3. Apparati sperimentali

percorso di Chiara Oppedisano

La strategia di rivelazione, comune a tutti gli apparati sperimentali in presa dati ai collider di particelle, è strutturata in diversi strati in cui vengono utilizzate tecniche differenti per rivelare il passaggio delle particelle cariche e per misurarne le proprietà. Il primo strato intorno al punto di collisione viene tipicamente equipaggiato con rivelatori in grado di tracciare le particelle prodotte, poi vengono installati dei calorimetri che sono rivelatori in grado di misurare l’energia delle particelle incidenti, infine gli strati più esterni sono dedicati alla rivelazione dei muoni che, essendo le particelle più penetranti, attraversano indisturbati gli strati di rivelatori interni. I rivelatori sono generalmente posti in campo magnetico per misurarne la quantità di moto (o momento, ovvero il prodotto massa x velocità). In questo modo ciascuna delle migliaia di particelle prodotte in una collisione può essere identificata, ovvero ne vengono ricostruite le proprietà che la caratterizzano, come carica elettrica, massa, momento ed energia.

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Fig.6: Tracce delle particelle cariche generate in una collisione di ioni piombo, ricostruite nei rivelatori dell’esperimento ALICE al collider LHC.

 

I rivelatori forniscono dunque una fotografia di ciascuna collisione, rivelando le particelle prodotte. Il plasma di quark e gluoni non può essere direttamente rivelato poiché la materia persiste in questo stato per un tempo brevissimo: in circa 10-17 μs, i quark e i gluoni sono nuovamente confinati a formare barioni e mesoni. Dallo studio delle proprietà delle particelle prodotte nelle collisioni si possono però trarre importanti informazioni sul QGP e sui meccanismi con cui le particelle vengono prodotte.

fig7 alice

fig7 alice schema

Fig.7: Foto e disegno schematico dell'apparato sperimentale ALICE. In rosso il magnete.

L’esperimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment), in presa dati all’acceleratore LHC del CERN, è stato progettato appositamente per lo studio delle collisioni di ioni pesanti e per la caratterizzazione del QGP. L’apparato sperimentale è lungo 26 metri, largo 16 e alto 16 metri, ha un peso totale di 10.000 tonnellate ed è installato all’interno di un grande magnete.

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