Come funziona un acceleratore di particelle

tramite: O2O
Difficoltà: difficile
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Introduzione

L’acceleratore di particelle più potente al mondo si chiama "Large Hadron Collider" (LHC) e si trova al confine tra Francia e Svizzera, nei pressi di Ginevra. Esso è formato da un anello di 27 km, costruito a 100 metri di profondità. La funzione di questo imponente apparato è quella di far scontrare fasci di protoni che viaggiano in direzioni opposte, lanciati alla massima velocità ed energia raggiungibile con la tecnologia odierna. I meccanismi e il funzionamento dell'acceleratore, nonché i processi che vengono attuati dalla macchina in questione, meriterebbero una più attenta analisi tecnico-scientifica, ma in questa sede vedremo solamente alcune definizioni legate all'acceleratore di particelle ed alle sue funzioni. Entriamo nello specifico e vediamo come funziona un acceleratore di particelle.

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Occorrente

  • Manuale di fisica
  • Manuale di fisica delle particelle
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Generalità sul Large Hadron Collider

Il Large Hadron Collider (LHC) è un collisore di particelle pesanti dette "adroni". Attualmente è l'acceleratore più potente al mondo, considerando il fatto che è in grado di raggiungere energie dell'ordine di 3,5 TeV (Teraelettronvolt, unità di misura dell'energia utilizzata principalmente nella fisica delle particelle). Tramite il lavoro del collisore si ottengono dei fasci di protoni dalla catena di iniettori e si attraversano altri iniettori circolari che gradualmente aumentano l'energia del fascio.
Queste particelle vengono estratte da un materiale ed iniettate in anelli dalla circonferenza sempre maggiore. I magneti deviano il percorso per renderlo circolare, fin quando le particelle non vengono iniettate nel grande anello.

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Il funzionamento del Large Hadron Collider

Al CERN è presente un tunnel sotterraneo lungo 27 km, situato a circa 100 m sotto il livello del mare e dotato di un'inclinazione di circa 2° utile per ridurre il peso della terra sul tunnel stesso, dovuto alle montagne. I magneti in esso contenuti vanno continuamente raffreddati con il processo di criogenia, il tutto ad una potenza di circa 60 MW. Questi vanno ad aggiungersi alla potenza della catena di iniezione che genera il fascio, per poi iniettarlo nel Large Hadron Collider, per un totale di circa 120 MW.

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Altri dettagli sul funzionamento dell'acceleratore

Il sistema comprende molti magneti, tra i più evoluti attualmente disponibili, e un sistema elettronico per il funzionamento della macchina tra i più complessi al mondo. Più di 9000 magneti guidano 2 fasci di protoni che si scontrano con l'energia di due treni ad alta velocità. Si crea così un nuovo oggetto di massa pari alle energie dei due fasci, secondo quanto affermato dalla teoria della relatività di Einstein (E= mc2). Il nuovo oggetto (fascio) ha vita brevissima, e attraverso la sua creazione è possibile studiarne le caratteristiche. 2 miliardi di protoni al secondo vanno in collisione nel Large Hadron Collider, ricreando le condizioni esistenti dopo il fenomeno del big bang (meno di un miliardesimo di secondo dopo), nel momento in cui nacque l'universo con un'esplosione di energia grandissima. In futuro, attraverso queste ricerche sarà possibile capire molti aspetto ancora oscuri del nostro universo, sperando che parte di queste indagini possano permettere all'uomo di progredire in altri ambiti della ricerca dove, in funzione dei consumi e della realtà moderna in cui viviamo, il cui costante pericolo dell'inquinamento diventa sempre più tangibile, un'evoluzione in termini di energia pulita potrebbe rovesciare le sorti dell'intera umanità. Abbiamo terminato la nostra guida su come funziona un acceleratore di particelle. Per ulteriori informazioni consultate il link: http://www.lettera43.it/it/articoli/scienza-e-tech/2016/03/25/lhc-cose-e-come-funziona-lacceleratore-di-particelle-di-ginevra/165079/

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Nel caso in cui non foste particolarmente pratici con la fisica, rivolgetevi ad una persona con più esperienza di voi o ad un professore specializzato nella materia in questione.
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