LHC, l’acceleratore più grande del mondo, è situato in un tunnel di 27 km di circonferenza a circa 100 metri di profondità nel sottosuolo appena fuori la città di Ginevra in Svizzera. LHC rimpiazza il LEP e utilizza collisioni protone-protone invece di elettrone-positrone. Lo scopo di queste pagine web è di permetterti di identificare da solo alcuni degli eventi interessanti che sono stati osservati negli acceleratori LEP e LHC. La collisione protone-protone è molto simile a questa reazione.

Un esempio molto semplice del tipo di collisioni studiate e' mostrato schematicamente nell'immagine seguente:

L'immagine mostra un elettrone (e^-) e un positrone (e⁺). Un positrone e' l'equivalente in termini di antimateria (o antiparticella) di un elettrone. Negli acceleratori fasci di elettroni e positroni viaggiano l'uno verso l'altro ad alta energia. Nell'immagine un (e^-) e un (e⁺) collidono e producono una particella chiamata Z⁰ . Poiche' le quantità di moto dell' e^- e dell' e⁺ nello stato iniziale sono uguali in modulo e direzione ma hanno verso opposto, lo Z⁰ ha quantità di modo nulla e percio' e' stazionario. Dopo un intervallo di tempo molto breve (circa 10^-25 secondi) lo Z⁰ decade producendo un muone (µ^-) e un antimuone (µ⁺). Il muone e l'antimuone si "allontano" l'un l'altro muovendosi lungo una linea retta.

I fisici circondano il luogo dove lo Z⁰ viene prodotto con dei rivelatori che rendono possibile "visualizzare" le particelle prodotte dal suo decadimento.

I diversi tipi di particelle elementari sono raggruppati in "famiglie". La prima famiglia e' chiamata "famiglia dei leptoni":

Oltre all'elettrone e al muone, gia' incontrati prima, un altro membro di questa famiglia ha carica elettrica: questa particella viene chiamata "tau". Ciascuna di queste tre particelle ha un "partner" chiamato neutrino. I neutrini non hanno carica elettrica e possono attraversare un'enorme quantita' di materia senza interagire. Inoltre essi non lasciano traccia nel nostro rivelatore anche se, talvolta, e' possibile dedurre che un neutrino e' stato prodotto (in seguito vedrete come).

I quark "up" e "down" si possono trovare all'interno dei protoni e dei neutroni (che a loro volta possono essere trovati all'interno dei nuclei atomici). I quark piu' pesanti possono essere prodotti solo agli acceleratori di particelle o attraverso interazioni di raggi cosmici nell'alta atmosfera, ma non esistono abitualmente sulla terra.

Nei paragrafi seguenti cercheremo di dire due parole sui rivelatori utilizzati per "vedere" i diversi tipi di particelle che viaggiano attraverso di essi. Spiegheremo poi, attraverso passaggi successivi, come sia possibile identificare i diversi tipi di interazione tra le particelle (o "eventi") mostrandovi alcuni esempi utili per poter, in seguito, lavorare da soli. A ciascun passaggio vi daremo la possibilita' di fare voi stessi i "cacciatori" di particelle elementari!

Se volete avere ulteriori informazioni sulle particelle elementari e sulle forze che agiscono tra di esse, guardate qui.

Vai alla parte successiva del programma, ovvero a "Il rivelatore e come interpretare l'immagine di un evento".

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