3 Dicembre 2002 - Il Big Bang in laboratorio

Il Progetto ALICE

Vista schematica dell'apparato ALICE

La teoria del Big Bang ipotizza che nei primi istanti dell'universo la materia si trovasse a temperature e densità di energia elevatissime.
In queste condizioni le particelle che costituiscono il nucleo (protoni e neutroni) perdono la loro struttura ed i loro costituenti elementari (i quark) possono muoversi liberamente dando luogo ad uno stato che chiamiamo plasma di quark e gluoni, o brevemente QGP.

Successivamente si ha espansione e raffreddamento del plasma e formazione della materia nucleare che conosciamo, analogamente a quanto accade al vapore acqueo quando si condensa per formare le gocce d'acqua. Attualmente nell'universo, densità di energia di questo tipo si ritiene siano raggiunte solo in sistemi quali le stelle di neutroni.

I fisici delle particelle da circa venti anni cercano di riprodurre su piccola scala la materia nucleare nelle condizioni estreme ipotizzate per i primi istanti di formazione dell'universo, attraverso collisioni di fasci di ioni pesanti, prodotti con acceleratori di particelle. In queste collisioni si raggiungono per brevissimi istanti (10-22 secondi) temperature 100 mila volte più calde del sole e densità 20 volte maggiori della materia ordinaria.

I principali laboratori che si sono occupati di questi studi sono il CERN di Ginevra e il BNL negli Stati Uniti, con esperimenti che raggruppano fisici da tutto il mondo. In particolare i risultati di una serie di esperimenti condotti al CERN presso l'acceleratore SPS sono stati presentati dal Direttore Generale dei laboratori Luciano Maiani nel febbraio del 2000, per indicare l'osservazione sperimentale del QGP.

Attualmente è in costruzione presso il CERN un nuovo acceleratore, il Large Hadron Collider (LHC) che avrà una circonferenza di 27 kilometri e in cui i fasci di ioni accelerati raggiungeranno energie 15 volte superiori a quelle ottenute all'SPS. Il suo funzionamento è previsto a partire dal 2007.

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) è il nome del complesso apparato di rivelatori di particelle che attualmente è in costruzione e con il quale sarà possibile studiare la fisica del quark gluon plasma ad LHC. Collaborano a questo progetto circa 500 fisici europei e americani, con una consistente partecipazione italiana che fa capo all'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (I.N.F.N.) ed a numerose università.

In particolare un gruppo di fisici della sezione di Cagliari dell'INFN e del Dipartimento di fisica dell'Università, si occupa della progettazione e realizzazione di alcuni dei rivelatori di particelle per ALICE, dello sviluppo della elettronica per la decodifica dei segnali dei rivelatori stessi e della scrittura dei programmi per la analisi dei dati raccolti. A questa attività di ricerca possono partecipare studenti di fisica nell'ambito dello svolgimento della loro tesi di laurea.

Fonte: TiscaliNet Canale Scienza

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