Acceleratori di particelle

ACCELERATORI DI PARTICELLE

A iniziare dagli anni '40 ebbe grande importanza nello studio delle particelle subatomiche l'utilizzazione di macchine sempre più grandi e potenti: gli acceleratori. Gli acceleratori sono macchine di enormi dimensioni che possono essere lineari o circolari e la cui lunghezza o circonferenza è dell'ordine dei chilometri. Essi accelerano, attraverso potenti campi elettrici e guide elettromagnetiche, sparandole una contro l'altra, oppure contro materiali-bersaglio, vari tipi di particelle, sviluppando in tal modo gigantesche quantità di energia. I fasci di particelle accelerate penetrano come sonde profondamente nella materia, rivelando i suoi frammenti costitutivi. L'energia concentrata a un limite estremo è capace di materializzarsi istantaneamente in nuove particelle, spesso instabili, che non esistono in condizioni normali, ma che ci permettono con la loro effimera comparsa di interpretare sempre più a fondo l'intima struttura della materia. Le particelle finora identificate sono più di duecento (tra particelle e antiparticelle). Gli scienziati non riescono a "vedere", nel senso ottico del termine, le particelle negli acceleratori. Perciò in queste apparecchiature sono montati dispositivi chiamati detector, le cui dimensioni e struttura possono essere estremamente vari. I detector misurano diversi parametri delle particelle (massa, energia, radiazione emessa, altri valori) dai quali si risale al tipo di particella "osservata". I detector fondamentali sono tre. Nel punto più vicino al punto di collisione vengono piazzati i rivelatori delle tracce rilasciate dalle particelle cariche elettricamente, i quali mostrano le traiettorie e gli angoli di diffusione. Per identificare la carica elettrica delle particelle attraverso il verso che prende la loro traiettoria, sono fatte passare attraverso un campo magnetico che si trova dentro il rivelatore di traccia: in tal modo le particelle con carica positiva incurveranno in un certo modo, le particelle con carica negativa in modo opposto. Al di fuori dei primi rivelatori trovano posto i calorimetri il cui scopo è misurare l'energia prodotta sia dalle particelle cariche sia dalle particelle neutre che emergono dal processo di collisione; nel punto più lontano dal punto di collisione si trovano i rivelatori di muoni, che sono le particelle più penetranti e quindi quelle che possono arrivare più lontano delle altre. Chiaramente le traiettorie delle particelle neutre non possono essere rivelate ma la loro energia può essere comunque misurata dai calorimetri. Nel caso di particelle estremamente penetranti e non rilasciano energia né producono una traiettoria, la loro presenza viene dedotta dalla quantità di moto che esse sottraggono alle altre particelle che si producono nel processo di collisione.