L'unIverso quantIstIco - ILC Document Server - International Linear ...

03 | ILC: LA MACCHINA PER IL FUTURO
una collaborazione
globale per i rivelatori
Da oltre un decennio l’esplorazione
del menu della fisica possibile, nonché
il lavoro necessario al disegno dei
rivelatori, a sviluppare le loro tecnologie
e alle attività correlate di Ricerca e
Sviluppo, sono stati coordinati da un
impegno globale denominato World
Wide Study (WWS). Il WWS organizza
annualmente seminari internazionali
frequentati da centinaia di fisici. In
queste riunioni, i partecipanti presentano
e discutono nuovi scenari della
fisica e sviluppano e ottimizzano tecniche
per la scoperta e la misurazione
dei nuovi fenomeni.
Il rivelatore di vertici
Al cuore del massiccio sistema di rivelatori
dell’ILC si trova il rivelatore di vertici, un
dispositivo di tracciatura molto compatto, della
dimensione approssimativa di una bottiglia di
vino, che circonda la regione di interazione.
Composto da cilindri di rivelatori in silicio,
questo dispositivo high-tech conterrà in totale
circa un miliardo di pixel, equivalenti a centinaia
delle migliori fotocamere digitali. Opera in modo
molto simile ad una fotocamera 3D o ad un
microscopio, in quanto misura i percorsi delle
particelle in uscita con precisione del micron.
Alcune delle particelle prodotte nelle collisioni
potrebbero contenere esotici quark pesanti,
che vivono per un millesimo di miliardesimo di
secondo prima di decadere in forme più familiari
di materia. Questi quark si rivelano decadendo
in ‘vertici’ molto vicini al punto di collisione, ma
da esso separati. I quark esotici, resi visibili dal
rivelatore di vertici, possono indicare la strada
per una nuova fisica.
credito: Greg Stewart, SLAC
Luminosità
Per poter fare scoperte richiediamo grandi quantità di dati di alta
qualità. Quanto maggiore è la frequenza con cui gli elettroni e i positroni
collidono, tanto maggiore sarà la quantità di dati interessanti
che saranno prodotti. Ciò richiede un’elevata luminosità, espressa
come frequenza di collisioni per unità di area. Il requisito dell’ILC di
luminosità superiore a 10 34 collisioni fra elettroni e positroni per centimetro
quadrato al secondo rappresenta una sfida importante per il
disegno di questa macchina. Possiamo ottenere questa luminosità così
elevata stipando il maggior numero possibile di elettroni e positroni
nei fasci più piccoli che possiamo produrre e accertandoci che i fasci
collidano frontalmente. In pratica ciò significa forzare oltre 10 miliardi
di elettroni e positroni in fasci alti circa 5 nanometri e larghi 500
nanometri, infine dirigendo i pacchetti a scontrarsi utilizzando sistemi
avanzati di feedback.
I rivelatori di particelle
I rivelatori di particelle costituiscono letteralmente la parte centrale
dell’ILC. I rivelatori racchiuderanno il punto in cui gli elettroni e i
positroni collidono e forniranno le informazioni necessarie per svelare
l’Universo Quantistico. Per contenere tutti i componenti, i cavi ed un
potente magnete saranno lunghi, alti e larghi dodici metri, praticamente
delle dimensioni di un edificio di tre piani e peseranno diverse
migliaia di tonnellate.
Impiegando tecnologie all’avanguardia, molte delle quali erano
inconcepibili 10 anni fa, i rivelatori registreranno ogni collisione che
si verifica e ogni particella prodotta. Milioni di canali di elettronica
registreranno le preziose informazioni e garantiranno che nulla
sia perduto.
Grazie a queste informazioni, saremo in grado di ricostruire ogni
collisione e di esaminare ciascun ‘evento’ di questo tipo con precisione
sufficiente a comprendere ciò che si è verificato. Questa analisi ci
aiuterà a trovare gli eventi che contengono particelle di materia
oscura, la particella di Higgs, le particelle supersimmetriche (o altre
cose completamente impreviste) e a studiarle in maggior dettaglio.
All’ILC intendiamo utilizzare i rivelatori per misurare le collisioni con
una precisione mai raggiunta prima.