Come funzionano i rivelatori dell’ LHC?

In breve spieghiamo cosa fanno i rivelatori CMS, Atlas, Lchb e Alice.

Parte dell' acceleratore di particelle LHC

I media e i TG nazionali, dopo aver angosciato molti di voi con le loro farneticazioni riguardanti la fine del mondo e i vari articoli dei giornali “fermate il test del big Bang o la terra sparirà”, ed aver scampato il pericolo ( vi è passata la paura? ), cerchiamo di capire come funziona questo stupendo acceleratore di Particelle, chiamato Large Hadron Collider ( cavolo è stupendo da pronunciare! ).

Questo spettacolo della scienza e della fisica quantistica creato dall’uomo è composto da vari rilevatori che sono:

Cms, Compact Muon Solenoid – Cerca insieme ad Atlas il Bosone di Higgs. Cms e Atlas sono gli esperimenti principali di Lhc ed andranno alla ricerca della cosidetta particella di Dio, il Bosone di Higgs, la particella che conferisce la massa a tutte le particelle che costituiscono la materia conosciuta. Esplorerà la natura della materia e le forze fondamentali che governano l’universo. Sebbene gli obiettivi di Cms e Atlas siano gli stessi, Cms utilizza soluzioni tecnologiche diverse e magneti progettati di conseguenza per raggiungere il suo obiettivo.

Lhc Beauty (LHCb) detector è stato progettato per rispondere ad una domanda precisa: esiste l’antimateria e dove è andata a finire? Durante il Big Bag, secondo gli scienziati, c’erano in eguale quantità materia ordinaria e antimateria, la sua controparte. Ma oggi non c’è traccia di antimateria, ad esempio non esistono stelle o galassie di antimateria. Per questo Lhc Beauty investigherà sulla sottile differenza tra materia e antimateria studiando un tipo di particella, chiamata “beauty quark”.

Alice – Ricostruirà attraverso collisioni ad altissima energia tra nuclei di piombo, i momenti successivi al Big Bang, un milionesimo di secondo dopo il BB. Gli scienziati sperano di ricreare lo stato della materia esistente in quei momenti: un plasma di quark e gluoni con una temperatura di mille miliardi di gradi raggiunta un milionesimo di secondo dopo il Big Bang durata solo qualche frazione di secondo. Una materia allo stato liquido a causa delle altissime temperature dell’universo primordiale. Alice studierà questo plasma come si espande e come si raffredda, per capire i processi che hanno gradualmente dato luogo alle particelle che costituiscono la materia dell’universo attuale.

Atlas – È uno degli esperimenti principali di Lhc, il suo scopo è cercare la materia oscura. È enorme: alto 25 metri, lungo 45 e pesa circa 7mila tonnellate. È grande quanto metà cattedrale di Notre Dame e pesa quanto la Torre Eiffel. Atlas insieme a Cms andranno alla ricerca del Bosone di Higgs, e dai sotterranei scavati sotto Meyrin, in Svizzera, guarderà verso lo spazio per cercare nuove dimensioni, microscopici buchi neri e le prove dell’esistenza della material oscura.

Ci sono poi altri due rivelatori minori, ma specializzati, Lhcf che simulerà i raggi cosmici e Totem (Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation) che misurerà la grandezza del protone e il suo comportamento.

Lhc genererà una grande quantità di dati: quasi 150 milioni di sensori rileveranno le informazioni provenienti da milioni di collisioni al secondo fra particelle che avvengono al centro di ognuno dei quattro esperimenti o rilevatori principali di particelle. Secondo gli scienziati saranno prodotti circa mezzo miliardo di dati al secondo, 15 milioni di Gygabite l’anno, come riempire un hard disc di 100 GB ogni 4 minuti. In previsione di questa grande mole di dati è stato realizzata la Grid, o meglio il sistema di calcolo “LHC Computing Grid“, o LHC@Home.

Vi ricordate uno dei primissimi articoli del mio blog sul calcolo distribuito tra cui c’era proprio LHC@Home (cliccare per leggere il Thread ufficiale del sito Boinc.Italy di cui faccio anche io parte) su piattaforma Boinc?

I dati rilevati verranno selezionati in una camera di calcolo e qualsiasi cosa ritenuta interessante verrà conservata. Pacchetti di informazioni verranno poi mandati al centro di calcolo del Cern dove saranno registrati, selezionati e verrà creato un resoconto degli eventi. Dalla Svizzera i dati verranno, poi, mandati attraverso la rete ( Calcolo distribuito / Boinc ) e attraverso connessioni dedicate verso i centri universitari europei e di tutto il mondo e loro laboratori. Una volta diffusi saranno a disposizione di 7-8mila fisici che dovranno studiarli e analizzarli.

L’ LHC ha bisogno di tutti noi per analizzare tutti i Gb di dati che raccoglierà durante i suoi esperimenti, e poi detto tra noi, non dobbiamo ringraziarlo per non averci risucchiato?

Scusate il finale alla TG2 e alla Studio Aperto

Boinc e il calcolo distribuito

BERKELEY OPEN INFRASTRUCTURE FOR NETWORK COMPUTING (BOINC)

….è un’applicazione software di calcolo distribuito creata per gestire progetti di ricerca che richiedono una potenza di calcolo così elevata da essere impossibile raggiungere con un solo supercomputer, ma accessibile attraverso la collaborazione di centinaia di migliaia di computer sparsi in tutto il mondo, coordinati attraverso Internet. Viene sviluppata da un gruppo di lavoro dell’ Università di Berkeley diretto da David Anderson.

Il progetto più famoso da cui cominciò tutto fu il Seti@home, un esperimento scientifico che usa computer connessi ad internet per la ricerca di intelligenza extraterrestre (SETI) analizzando dati provenienti da radio telescopi.