Fisica e rivelazione dell'invisibile tesina

Fisica: la rivelazione dell’invisibile

“Quando la responsabilità della scoperta era affidata ad un manipolo di ventenni, che passavano le notti a

Mihaela Ifrim

Le prime scoperte della fisica nucleare

• 1932: scoperta del neutrone => introduzione modello nucleare p-n;
• Costruzione di acceleratori di particelle per bombardare i nuclei degli atomi;
• Pausa della seconda guerra mondiale (la fisica si concentra sul «progetto Manhattan»).

Gli anni Sessanta: verso l’infinitamente piccolo

• Dopo l’esperienza della guerra, un ramo della ricerca scientifica procedeva verso la scoperta delle particelle subatomiche, le cosiddette particelle elementari.
• In Italia un gruppo di fisici riuniti sotto la guida di Edoardo Amaldi, collabora nelle ricerche ai laboratori nazionali di Frascati, nati nel 1953.

La geniale idea di Bruno Touschek

• L’istituzione dell’INFN prevedeva la costruzione di un sincrotone con energie di 1100 MeV.
• Touschek propose per primo di costruire un anello di accumulazione, facendo scontrare nello stesso acceleratore, fasci di particelle e antiparticelle accelerate in verso opposto.

La storia di Touschek

• Nato a Vienna nel 1921, di origini ebraiche, studia e lavora fin da giovane con Wideroe.
• Si laurea a Gottingen nel 1946 e studia macchine acceleratrici a Glasgow.
• Dal 1952 vive a Roma, dove offre la sua collaborazione ai fisici italiani con idee originali, tra cui la costruzione dell’AdA.

AdA: ispirazione di una zia?

• L’anello di accumulazione (AdA) era un modo innovativo di sperimentare la trasformazione di materia in energia, senza l’impiego di energie eccessivamente grandi.
• Alla realizzazione del progetto parteciparono oltre a Touschek, anche C. Bernardini, G. Corazza e G. Ghigo.

Come funziona l’anello di accumulazione?

• Si fanno collidere 2 fasci di particelle con stessa massa e stessa quantità di moto, in un ambiente sotto vuoto.
• Touschek voleva far scontrare elettroni e positroni in modo che dalla loro interazione si formasse un fotone.
• e+e-  e+e- ɣɣ [relazione prevista]
• e+e-  e+e- ɣ [relazione osservata]

Modi di costruzione

• Nel 1960 si costruisce una «ciambella» circolare sotto vuoto lunga 4 m, immersa in un campo magnetico, proveniente da un magnete posto al centro della circonferenza, dotata anche di una cavità di accelerazione a radiofrequenza.
• Il vuoto che serviva era di almeno 10^-9 Torr.

Modi di costruzione

• Corazza riuscì in poco tempo a produrre, grazie a delle pompe un vuoto che arrivava fino a 10^-11 Torr.
• Per produrre i fasci di elettroni e positroni si bombardava con raggi ɣ un bersaglio di tantalio.
• La vita media dei fasci era di circa 4/5 ore, insufficiente per rivelare i risultati ottenuti.

Come funziona l’AdA?