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Titolo: Acceleratori di particelle

Mi potreste spiegare quali particelle vengono accelerate (e fatte
collidere con cosa?), negli
acceleratori di particelle ? Protoni ? Neutroni? Elettroni?
Eventualmente se una volta si sceglie un protone, una volta un
neutrone ed una volta un elettrone, quale e' la differenza tra uno e
l'altro? Quale tipo di risultato diverso ci si aspetta di volta in
volta ?
grazie
Luca

luca...@yahoo.it
 ha scritto:

Usa Google e Wikipedia.

 l'altro?
Dipende dal particolare aspetto della fisica che vuoi studiare. Se ti
interessa sapere cosa succede quando due protoni collidono tra loro a una
data energia, fai collidere i protoni, etcetc... ma quando progetti un
acceleratore sai già che tipo di fisica vuoi studiare. E' difficile che un
acceleratore studiato per elettroni venga impiegato per protoni e viceversa,
dato che le differenze tra le due particelle impongno differenti
problematiche ed esigenze costruttive.
--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 Luca


 Luca
Difficile rispondere esaurientemente con un post.
Eventualmente utilizza le risposte ottenute per porre domande
piu' precise.
Saluti.
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
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 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 stochastic cooling oppure electron cooling).
Questo è vero, ma non è la fine della storia. Al Tevatron, per esempio,
accelerano protoni e antiprotoni, anche perché studiano le collisioni ad
alta energia tra quark (costituenti dei protoni) e anti-quark (costituenti
degli antiprotoni).
A LHC questa necessità viene a cadere, in quanto alle energie aspettate le
collisioni avverrebbero tra i quark "del mare", non tra i quark "di
valenza", cioè un protone tende a comportarsi in maniera non tanto diversa
da un antiprotone. Per questo motivo possiamo usare i protoni e sfruttare i
vantaggi che hai descritto.
Provo a spiegarmi, sperando di non scrivere frescacce. Sappiamo che un
protone è costituito da 3 quark. Un antiprotone, analogamente, da 3
antiquark. Questi sono i quark di valenza. Ma un protone è un oggetto più
complesso di così: oltre ai 3 quark di valenza esiste tutto un mare di roba,
come gluoni e coppie di quark e antiquark che vengono continuamente create e
distrutte all'interno del protone. Cioè appaiono e scompaiono per un tempo
molto breve. E la stessa cosa succede nell'antiprotone. Questi sono i quark
"del mare", e sono tanti.
Fino alle energie non troppo altre, in cui la durata caratteristica
dell'interazione è superiore al tempo caratteristico di vita di queste
coppie virtuali quark-antiquark, l'interazione avviene tra i quark di
valenza (come se quelli del mare non esistessero): quindi se vuoi una
collisione tra un quark e un antiquark, *devi* usare protoni e antiprotoni.
Ma se vai ad energie abbastanza alte (è il caso LHC) l'interazione diventa
talmente "rapida" che è ha una durata confrontabile con il tempo
caratteristico di vita di queste coppie. Cioè quello che collide, in
pratica, sono i quark del mare. Allora usare protoni o antiprotoni diventa
quasi indifferente, dato che nei quark del mare ci sono comuque sia quark
che antiquark. Questo ci permette di usare i protoni, che più facili da
reperire etcetc.


 volta ?
La differenza sta nel tipo d'interazioni e quindi nel tipo di eventi
(o particelle create) che ci si puo' aspettare.
Per es. il LEP, che ha preceduto LHC, faceva urtare elettroni contro
positroni. In questo modo si creavano sistemi con tutti i numeri
quantici conservati nulli, quindi di proprieta' piu' semplici.
Inoltre elettroni e positroni sentono solo l'interazione elettrodebole
(non forte), e quindi l'esperimento si prestava per studiare questa
interazione.
Invece in LHC si urteranno protoni contro protoni, quindi entrera' in
gioco l'interazione forte. O addirittura ioni pesanti (piombo) creando
un "plasma" di quark e gluoni ad altissima densita' di energia, dove
dovrebbe succedere di tutto (per dirla in modo umoristico :-) ).
 
-- 
Elio Fabri

 antiprotoni ma non sono sicuro, ioni piu' pesanti (per es. di oro).
Gli antiprotoni sono stati eccome accelerati.
Non credevano che fosse possibile ottenerne in quantità e soprattutto
qualità adeguata per farne un fascio ma Rubbia ha insistito per fare
questo progetto ritenuto molto irrealistico(trasformare l'acceleratore
sps appena costruito in un collisionatore e per di più di
antiprotoni!), Van der Meer ha inventato il cooling stocastico per
riuscire a dare agli antiprotoni delle caratteristiche di fascio tali
da essere usabili ed hanno ricevuto il nobel per questo.
Anche il tevatron adesso funziona con un fascio di protoni ed uno di
antiprotoni.
Il fascio di antiprotoni però è meno intenso (un fattore 10?) del
fascio di protoni e se alla fine di ogni run il fascio di protoni
viene mandato in un dump il fascio di antiprotoni invece viene mandato
ad essere riciclato!
Per quanto riguarda la domanda principale dell'original poster è stato
detto da molti che i neutroni non possono essere accellerati. è
chiaramente vero ma è comunque possibile ottenere fasci di neutroni e
ce ne sono in giro per il mondo. Questi vengono ottenuti da collisioni
di protoni primari contro dei bersagli  ed attraverso vari sistemi
elettromagnetici si selezionano solo i neutroni alla fine. Chiaramente
i neutroni una volta prodotti vanno esclusivamente diritti. E così si
fanno esperimenti con fasci di neutroni che collidono.
Con la tenica di mandare protoni contro bersagli si ottengono fasci di
qualsiasi tipo di particelle a vita abbastanza lunga da non decadere
appena prodotte.
Ad esempio al CERN c'è tutta una famiglia di esperimenti (pure piccoli
e completamente sconosciuti al pubblico rispetto al famigerato LHC)
che fanno bellissima fisica usando fasci di pioni/kaoni/neutrini/
muoni.
Adirittura usano questa tecnica anche per ottenere fasci di elettroni
ad energie altrimenti non ottenibili.

 protone è costituito da 3 quark. Un antiprotone, analogamente, da 3
Dai, non ne hai scritte troppe ;) !
Grazie per aver aggiunto importanti precisazini!


 Il vantaggio di 2) e' soprattutto un guadagno in energia.
[...]
Aggiungerei che non e' solo per quello ma anche per la avere una vita
del fascio piu' alta con un alto numero di particelle e un'alta
luminosita'.

 reperire etcetc.
Dovrebbe essere un po' diverso.
Di quark in un protone ce ne saranno sempre di più che di antiquark (3
quark di valenza più un po' di coppie quark-antiquark dal mare). A
qualunque energia. Quindi a qualsiasi momento trasferito saranno
sempre di più le collisioni quark-quark (che non dovrebbero essere
utilissime)
Per questo si usano antiprotoni nonostante l'enorme costo a produrli e
così via...
Però nel mare dei protoni ci sono anche moltissimi gluoni, e più si
aumenta l'energia più aumentano le collisioni gluone gluone rispetto a
quelle quark-quark.
Ad lhc  le collisioni fra quark dovrebbero essere una frazione infima
di quelle gluone gluone quindi ci si può tranquillamente dimenticare i
problemi della relativa carenza di antiquark.
Se non erro....
Ma dovrei andarmi bene a ristudiare questo argomento.

 utilissime)
Un momento. Sui gluoni hai ragione, ma quello che hai scritto qui non mi
torna.
Nel mare ci sono tanti quark quanti antiquark; quindi, nell'ipotesi di
collisioni "mare-mare", per capirsi, avrei che le collisioni quark-quark
sono tante quante quelle antiquark-antiquark. Questo è vero sia per
protone-protone che nel caso protone-antiprotone.
Ma come dici le collisioni non sono esattamente mare-mare: ci sono anche i 3
quark di valenza, che rendono differenti i due casi p-p e p-pbar.
Fino a qui ok. Però... quanti sono i quark del mare rispetto ai quark di
valenza?? Io dico che sono molti molti di più, tali da rendere quel "3" un
numero trascurabile (ad esempio, supponi che in un protone abbia 1 milone di
quark del mare e 3 quark di valenza: ciò significherebbe 500.000 antiquark e
500.003 quark..) E che dunque ad alte energie, dove anche il mare partecipa
alle reazioni, l'effetto netto dei quark di valenza diventa trascurabile.
Poi è verissimo quello che dici, che nel mare ci sono anche (soprattutto?) i
gluoni, che riducono notevolmente il contributo netto dei 3 quark di
valenza.


 quark di valenza, che rendono differenti i due casi p-p e p-pbar.
mi spieghi questo concetto di valenza?
Io pensavo che la quantitą di una particella corrisponde alla medesima 
quantitą della sua anti-particella, tu hai fatto l'esempio del mare. Non č 
cosģ?
Grazie.
Luca

 valenza.
Eh....C'è tutta una enorme arte dietro a tutto questo di cui conosco
solo alcuni accenni.
In sostanza serve conoscere le "parton density function" che dicono in
funzione del momento trasferito in una certa reazione rispetto al
momento totale del protone quali sono i contenuti in quark e antiquark
nei vari tipi.
Chiaramente sono complicatissime, si misurano sperimentalmente e, se
non erro, sono praticamente non misurabili a basso momento trasferito.
Che mi ricordi ad alto momento trasferito, le uniche interazioni che
poi vengono registrate perchè le uniche interessanti, non ci dovrebbe
minimamente essere la possibilità di essere in una situazione con
"500'000 di antiquark e 500'003 quark"
Il problema è che non riesco minimamente a trovare una referenza che
mi ricordi perchè la sezione d'urto a quelle energia è dovuta quasi
esclusivamente ai gluoni....

 esclusivamente ai gluoni....
Dobrebbe esserci qualcosa sull'Okun (Leptons and Quarks) o anche sul Bjorken
& Drell, ma non li l'ho sottomano... per ora mi fido:-)
