STUDIO DEL BOSONE DI HIGGS NEL CANALE γγ CON IL ...

30 LHC ed il rivelatore ATLAS
ti superconduttori necessari per curvare la traiettoria dei protoni nei tratti
non rettilinei.
Il funzionamento di LHC sfrutta la presenza di altre macchine acceleratrici
che si trovano al CERN. I protoni, infatti, non possono essere accelerati
direttamente da LHC dalle basse energie a cui sono prodotti fino all’energia
massima raggiungibile; per poter circolare, i pacchetti devono possedere
un’energia minima sotto la quale, il pacchetto si disperde e il fascio si degrada.
LHC sfrutterà quindi la presenza dell’SPS (Super Proton Synchrotron) e
di tutta una precedente catena di acceleratori, lineari e non, che partendo da
protoni di bassa energia, li accelereranno attraverso stadi successivi, fino al
punto in cui i pacchetti formati potranno essere iniettati in LHC all’energia
minima richiesta.
Questi pacchetti saranno fatti interagire in opportuni punti di LHC,
coincidenti con i rivelatori presenti.
La scelta di costruire un acceleratore a protoni-protoni piuttosto che una
nuova macchina elettroni-positroni è dovuta a varie considerazioni.
Come noto, le particelle cariche emettono radiazione elettromagnetica
quando sono sottoposte ad accelerazione. In una macchina circolare come
gli attuali collisionatori, questo fatto provoca l’emissione di una radiazione a
spettro continuo, detta radiazione di sincrotrone. L’emissione di radiazione
da parte di una particella carica ne diminuisce l’energia, per cui, se in un acceleratore
ad anello tale energia non fosse continuamente fornita, le particelle
perderebbero energia spiraleggiando verso il centro dell’anello, scontrandosi
alla fine con le pareti della beam pipe.
Si dimostra che la perdita d’energia da parte della particella nell’unità di
tempo (e, quindi, fatte le debite proporzioni, anche quella del fascio), risulta
essere
dE γ4
∝ (2.1)
dt
Nella (2.1), R è il raggio dell’orbita della particella, determinata dalle dimensioni
del collisionatore, γ è la grandezza relativistica definita dalla relazione
[15]
γ =
R
1
1 − β 2
(2.2)
dove β è il rapporto tra la velocità delle particelle circolanti e la velocità della
luce nel vuoto c. Alternativamente, γ risulta essere il rapporto tra l’energia
ed il valore della massa della particella 1
γ = E
m
1 siamo ora nel sistema di unità di misura in cui = c = 1; altrimenti γ = E/mc 2
(2.3)