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7. Fabbriche di particelle e Discovery machines

percorso di Silvia Miozzi

 In funzione del tipo di esperimento che si vuole realizzare si sceglie la giusta sorgente di particelle cariche.

Se si vogliono fare esperimenti di precisione, per esempio esplorare determinate regioni di massa, vengono utilizzati elettroni (positroni) perché essendo particelle elementari, senza struttura interna, è possibile regolare con precisione l’energia del fascio di particelle.

In un collisore di questo tipo l’energia totale è completamente trasferita durante la collisione per la creazione di nuove particelle la cui massa è data dalla somma delle energie delle particelle collidenti.

Questi acceleratori sono detti fabbriche di particelle. Un esempio è l’acceleratore DAFNE ai Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN dove, in un anello di circa 100 m, fasci di elettroni e positroni si scontrano ad un’energia complessiva di 1.02 GeV che corrisponde alla massa della particella φ. L’obiettivo di DAFNE è lo studio dei decadimenti di questa particella per analizzare processi rari, quali l'asimmetria materia-antimateria.

Se si vogliono esplorare nuove regioni di energia e massa si utilizzano protoni (antiprotoni) o ioni pesanti, perché, essendo particelle con struttura interna, durante la collisione non è l’intero protone (antiprotone) o ione che si scontra, ma uno dei suoi componenti e, con una sola energia della sorgente, è possibile esplorare processi diversi a energie diverse.

Gli acceleratori di questo tipo sono detti discovery machine. Un esempio è LHC presso il CERN di Ginevra dove fasci di protoni, o di nuclei di piombo, in un anello di 27 km, si urtano con un’energia complessiva di 14 TeV per esplorare nuove frontiere del mondo subatomico.

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