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martedì 3 febbraio 2015

LHC RESTART

È il luogo in cui è stato inventato il World Wide Web e scoperto il bosone di Higgs. Il suo traguardo è correre nel cuore della materia. La macchina che usa per spingersi nel microcosmo si chiama Large Hadron Collider (Lhc): un acceleratore di particelle lungo 27 chilometri. Dopo uno stop tecnico di due anni, verrà riacceso in primavera e lavorerà a 13 mila miliardi di elettronvolt



È il luogo in cui è stato inventato il World Wide Web e scoperto il bosone di Higgs. Quasi ogni tubo, ogni saldatura, ogni cavo, è a sua volta un esperimento, spesso costruito riciclando parti di altri esperimenti. Il suo traguardo è correre nel cuore della materia. La macchina che usa per spingersi fin lì si trova cento metri sotto il pavimento, e si chiama Large Hadron Collider (Lhc): un acceleratore di particelle lungo 27 chilometri. Della scuderia però fanno parte anche altri sette acceleratori più piccoli, per un totale di quasi trenta esperimenti ideati per investigare particolari proprietà delle particelle subatomiche.

«Le questioni ancora aperte in fisica fondamentale sono numerose, cruciali e affascinanti, quindi l’entusiasmo per l’imminente riavvio dell’Lhc è grandissimo», dice Fabiola Gianotti, che dal 2016 assumerà il ruolo di direttore del Cern, «senza contare che la stessa particella di Higgs, quella di più recente scoperta e quindi la meno conosciuta, richiede misure accurate che sono appena iniziate. Il programma per arrivare a determinarne le caratteristiche e le proprietà è vasto e ci terrà occupati per diversi anni».

Dopo uno stop tecnico di due anni, Lhc verrà riacceso in primavera e lavorerà a 13 mila miliardi di elettronvolt: un’energia enorme, quasi doppia rispetto a quella di partenza e mai raggiunta prima in un acceleratore. Nuovi livelli energetici grazie ai quali cercherà di spingere più in là la nostra conoscenza della materia. «Lhc è stato concepito e costruito per affrontare, e possibilmente risolvere, un certo numero di questioni aperte nel campo della fisica fondamentale. Fra queste, l’origine delle masse delle particelle elementari, problema in gran parte risolto con la scoperta del bosone di Higgs. Ci sono però molti altri quesiti che attendono risposte, come la composizione della misteriosa materia oscura, che costituisce circa il 25 per cento dell’universo, o l’origine dell’asimmetria tra materia e antimateria, a cui si deve l’esistenza di tanta materia nell’universo a fronte di pochissima antimateria».

Oggi al Cern viene condotta oltre la metà della ricerca mondiale sulla fisica delle alte energie, in collaborazione con oltre cinquecento istituti di ricerca. «Quando fu concepito, l’Lhc poteva sembrare un progetto da folli, semplicemente delirante», dice Rosario Principe, da 21 anni al Cern e responsabile di un’unità che sviluppa e produce le alimentazioni sopraconduttrici dell’acceleratore. «Allora parte della tecnologia occorrente non era disponibile. Ad esempio, bisognava trovare delle soluzioni per trattare la gigantesca mole di informazioni che si sarebbe ottenuta. Eppure si pensò: le inventeremo, e anche tutto il resto. C’è voluta una grande fiducia nell’uomo, per immaginare che col tempo avremmo trovato quelle soluzioni, ed anche una schiera di fisici, ingegneri ed esperti in vari campi per concretizzarle».

Oltre che per fare fronte ai numerosi stop tecnici e agli incidenti che si sono succeduti negli anni. «Il cammino della ricerca è lungo e faticoso ed è costellato di momenti difficili che vanno affrontati con coraggio, umiltà e determinazione», continua Gianotti. «Non siamo arrivati al bosone di Higgs in cinque minuti: questo traguardo è il risultato di vent’anni di sforzi della comunità scientifica internazionale per costruire strumenti, come l’acceleratore Lhc e i rivelatori Atlas e Cms, senza precedenti per complessità, prestazioni e tecnologia. Cms contiene più ferro che la Torre EiffelAtlas usa 3.000 chilometri di cavi per trasportare i segnali provenienti dal rivelatore alle sale di controllo. Quando si lavora al limite di quello che la tecnologia permette, si devono affrontare grandi difficoltà quasi quotidianamente, e problemi inattesi che richiedono contromisure immediate. Le soluzioni innovatrici sorgono da un momento all’altro. Solo per fare un esempio, una delle industrie che producevano componenti per il rivelatore Atlas ha cambiato da un giorno all’altro un componente di una colla, e ciò è stato sufficiente a creare grossi problemi meccanici. Per fortuna ce ne siamo accorti in tempo e abbiamo rimediato».

È un posto incredibile Lhc, quell’anello sigillato nella pancia della Terra in cui si trovano anche il punto più freddo e il punto più caldo dell’universo conosciuto. Nei mesi scorsi la macchina è stata progressivamente raffreddata con elio superfluido per raggiungere una temperatura di circa -271 gradi centigradi: una temperatura vicinissima allo zero assoluto (-273 gradi) che è la temperatura più bassa dell’universo. Eppure, nel centro dei rilevatori di particelle, dove queste si scontrano dopo essere state accelerate quasi alla velocità della luce, la temperatura a dimensioni infinitesime è circa un miliardo di volte quella del centro del Sole.

Trovare materiali e apparecchiature che sopportino condizioni tanto estreme e le incredibili sollecitazioni cui queste macchine sono sottoposte, è una sfida continua. Per questo, accanto a fisici e ingegneri, al Cern lavora un nutrito plotone di tecnici, che costruiscono i “pezzi” di cui necessitano gli esperimenti, in genere introvabili in commercio. Ogni esperimento è una prima assoluta: niente del genere è mai stato realizzato prima. E deve essere immaginato e realizzato in ogni singola parte. 

Il Cern tra Dio e scienza DI ALESSANDRA VIOLA 21 gennaio 2015

Presso il CERN, l’Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare, fisici ed ingegneri si stanno preparando per continuare le attività di ricerca, già dall’inizio del 2015, con un migliore programma per la manutenzione e l’aggiornamento che consenta al Large Hadron Collider (LHC) di operare a quasi il doppio dell’energia. 

Software AG ha rivelato come BigMemory, la propria soluzione software per la gestione dei dati in-memory, abbia contribuito a fornire massima disponibilità dei sistemi di supporto, a partire dal lancio della Control and Monitoring Platform (C2MON). C2MON fornisce informazioni in tempo reale riguardanti i sistemi di supporto multipli che mantengono un ambiente operativo ottimale per la struttura LHC.

Il CERN deve garantire che nulla comprometta l’efficacia del LHC, monitorando il flusso continuo di enormi quantità di dati prodotti da oltre 94,000 sensori che creano al giorno più di 1,5 milioni di eventi non ridondanti. Utilizzando la piattaforma Terracotta di In-Memory Data Management di Software AG, insieme a BigMemory, gli ingegneri e gli operatori possono ricevere, analizzare ed agire in tempo reale sui dati dei sensori. Tutto ciò che riguarda l’alimentazione elettrica, i livelli della temperatura, lo status della tenuta, i sistemi di ventilazione e molti altri sistemi chiave, viene continuamente monitorato per sostenere una percentuale di disponibilità di C2MON pari al 99.99984% (vale a dire, meno di un secondo di inattività alla settimana).

Matthias Bräger, Software Engineer, ha dichiarato: “Al CERN, c’è poco spazio per l’errore e la disponibilità del sistema è un fattore critico che può determinare il successo o il fallimento. Fornire agli ingegneri e ai tecnici informazioni aggiornate, in tempo reale e senza interruzioni significa che se e quando si verifica la più piccola deviazione, sono in grado di intervenire immediatamente evitando conseguenze indesiderate”.

La ricerca scientifica che verrà fornita dal CERN e il conseguente impatto sulla vita di milioni di persone saranno di un valore inestimabile. Gli esperimenti di fisica sulle particelle hanno fornito una serie di passi avanti nell’ambito medico e industriale: nella cura del cancro, nell’imaging medicale e industriale, nel trattamento con radiazioni e nei dispositivi elettronici. Ogni anno milioni di persone richiedono diagnosi che vengono effettuate con radiofarmaci, utilizzati per un numero sempre maggiore di patologie mediche. Un esempio noto è il Positron Emission Tomography, ovvero lo scanner per la PET, che fu sviluppato negli anni ’70 dal CERN in collaborazione con il Geneva Cantonal Hospital.

Il CERN migliora l’accesso in tempo reale ai dati scientifici grazie a Software AG 08 Gennaio 2015

CERN announces LHC restart schedule 23 Jun 2014

Il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra diventa open: i dati del più grande acceleratore di particelle al mondo, che tra i tanti successi ha anche scoperto il bosone di Higgs nel 2012, saranno per la prima volta disponibili a tutti. Il portale Open Data permetterà di avere a disposizione a tutti gratuitamente i dati prodotti nelle collisioni degli esperimenti di Lhc, assieme ai programmi e alla documentazione necessari per interpretarli. "Speriamo che la disponibilità di questi dati possa sostenere e ispirare la comunità scientifica internazionale, studenti e cittadini", ha detto il direttore generale del Cern, Rolf Heuer, prima di essere sostituito dall'Italiana Fabiola Gianotti.

Si tratta di un enorme archivio di dati relativo a tutti gli esperimenti condotti all'interno di Lhc: un vero patrimonio per la comunità scientifica, ma anche per università e scuole superiori di tutto il mondo. I dati potranno infatti essere utilizzati anche a scopo didattico. "Queste iniziative permetteranno non solo la preservazione di dati che in futuro non sarà possibile riprodurre sperimentalmente per ragioni di costi, ma anche un loro eventuale riutilizzo per nuove analisi alla luce di più raffinati modelli interpretativi, aprendo così la strada a possibili nuove scoperte su dati archiviati da tempo", ha spiegato Dario Menasce, vicepresidente della Commissione Calcolo e Reti dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).

Il neonato portale Open Data metterà online anche i dati rielaborati grazie a strumenti di visualizzazione, in modo da renderli accessibili per programmi didattici come le Masterclass in fisica delle particelle, iniziativa che ogni anno coinvolge oltre diecimila studenti delle scuole superiori di tutta Europa.

Cern, sul web tutti i dati dell'acceleratore Lhc. Anche il bosone 20 novembre 2014 

A completely new type of fundamental particle may explain the mystery of 'dark matter', the missing material that makes up more than 80 per cent of the universe's mass, according to British scientists.

Researchers at the University of Southampton believe the nature of their hypothetical particle may be the reason why no-one has yet managed to detect dark matter directly.

Dark matter reveals itself to astronomers in the way its gravity affects stars and galaxies, helping to bind them together and give the universe structure.

Its imprint can also be seen in the Cosmic Microwave Background (CMB), the 'afterglow' of the Big Bang.

But despite extensive efforts the mysterious material has never been directly observed.

The new research suggests one reason for this may be that dark matter particles are much lighter than has previously been proposed.

The hypothetical particle has a mass only about 0.02 per cent that of an electron.

While it does not interact with light, it interacts surprisingly strongly with normal matter, and may not even be able to penetrate the Earth's atmosphere.

If this is the case, dark matter particles are unlikely to be spotted by Earth-bound detectors.

'This work brings together some very different areas of physics: theoretical particle physics, observational X-ray astronomy, and experimental quantum optics,' said Dr James Bateman, from the department of physics and astronomy at the University of Southampton.

'Our candidate particle sounds crazy, but currently there seem to be no experiments or observations which could rule it out.

'Dark matter is one of the most important unsolved problems in modern physics, and we hope that our suggestion will inspire others to develop detailed particle theory and even experimental tests.'

The team, whose findings are published in the journal Scientific Reports, hope to incorporate a search for the new particle into a space experiment with which it is already involved.

Maqro (Macroscopic Quantum Resonators) will aim to test quantum phenomena - the weird behaviour of subatomic particles - at larger scales.

As part of the experiment, a nanoparticle suspended in space will be used to see if its position is altered by the flow of dark matter.

'At the moment, experiments on dark matter do not point into a clear direction and, given that also the Large Hadron Collider (LHC) at Cern has not found any signs of new physics yet, it may be time that we shift our paradigm towards alternative candidates for dark matter,' said co-author Dr Alexander Merle, from the Max Planck Institute in Munich, Germany.

'More and more particle physicists seem to think this way, and our proposal seems to be a serious competitor on the market.'

Scientists believe dark matter makes up 26.8 per cent of the combined mass-energy of the universe.

Normal matter accounts for 4.9 per cent and the even more mysterious 'dark energy' 26.8 per cent.

In terms of mass alone, dark matter is thought to make up 84.5 per cent of the the universe.

Particle may explain matter mystery 02 February 2015

The Noise of the World: The Apocalypse and the Crazy Farm Scenario

LHC APOCALYPSE

LHC APOCALYPSE 2

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