Qualche mese fa vi ho parlato del
principio di funzionamento degli
acceleratori di particelle
ma ci sono diversi tipi. Quindi ho
deciso di fare un video approfondimento
solo su un acceleratore l'LHC che è
l'acceleratore per eccellenza
Ci vediamo dopo la sigla
Benvenuti in questo nuovo video di
fisica in pillole
prima di parlare dell'LHC vi ricordo di
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di attivare la campanellina e di
seguirmi anche su instagram tik tok
Rimanete fino alla fine del video
perché alla fine vi dirò alcune
curiosità per esempio: si può creare un
buco nero all'interno di LHC? Quindi
guardatelo tutto e poi dopo ne parliamo
Ora torniamo al topic. LHC è il più
grande acceleratore di particelle che
abbiamo sulla terra, è lungo 27
chilometri
ma cosa sta per LHC? Large Hadron
Collider perché large plage perché è il
più lungo ce ne sono di particelle
infatti è di 27 chilometri. LHC è stato
costruito dove era stato precedentemente
costruito il LEP che è il suo
predecessore.Vi spoilero una cosa il
successore di LHC non sarà lungo 27
chilometri e quindi non sostituirà LHC
fisicamente ma verrà costruito un altro
tunnel di circa 100 chilometri. Magari di
questo ne parleremo in un prossimo video
adesso torniamo al nostro LHC.
LHC è costruito sono profondità di circa 100 metri per diverse ragioni è stato costruito sotto terra
La prima è una questione economica una
seconda ragione è l'impatto sul
paesaggio che avrebbe avuto una
struttura esterna.
Un'altra ragione non meno importante è
quella della protezione delle radiazioni
della superficie terrestre e in ultimo
non meno importante di tutte, anzi forse
probabilmente la più importante, è che a
100 metri di profondità sia un rischio
geologico minore.
Abbiamo visto perché Large. Adesso
vediamo perché Hadron. Hadron st per
adroni. Gli adroni sono particelle pesanti
per esempio i protoni sono degli androni.
Perché vengono scelti protoni piuttosto
che gli elettroni? In questo caso gli
elettroni, a differenza dei protoni, perdono molta
più energia quando vengono accelerati e
quindi anche per una questione di
perdite di 
energia vengono scelti protoni. Un'altra
cosa importante da tenere in
considerazione è che maggiore è la massa
delle particelle che vengono accelerate
e maggiore sarà l'energia che esse
acquisiranno, per una questione di
relatività. Magari di questo ne parliamo in
un altro video. Perché collider? Le
particelle vengono fatte collidere tra di
loro  per una questione di perdite di
energia. Nel video in cui ho parlato di
particelle vi ho detto che è molto più
conveniente far collidere due fasci
piuttosto che fare un fascio contro un
bersaglio ed è per questo motivo le
vengono accelerati due fasci di
particelle e fatti collidere alla stessa
velocità e quindi avranno la stessa
energia e l'energia totale sarà la somma
delle singole energie.
Il principio di funzionamento dell'LHC
è quello di un normale acceleratore di
particelle. Prima di tutto, da dove
prendiamo questi adroni? Gli adroni
vengono presi dall'idrogeno
l'idrogeno è formato da un protone e un
elettrone che gli orbita intorno
questo è l'atomo più semplice di
idrogeno che possiamo incontrare. Quindi
che cosa succede? Si preleva l'atomo di
idrogeno e gli si strappa l'elettrone.
Abbiamo così il nostro protone che poi
dovrà essere immesso nel tunnel.
La struttura delle LHC è praticamente
identica a quella di un acceleratore di
particelle anche molto semplice,
ovviamente ha delle complicazioni al suo
interno.
N el primo video è detto che c'è una
differenza di potenziale che determina
la velocità della particella ora se ne
vogliamo accelerare una particella quasi
alla velocità della luce
dovremmo avere una differenza di
potenziale enorme ovviamente è
difficilissimo avere una differenza di
potenziale e così grande hanno pensato
di mettere più differenze di potenziale
una dopo l'altra come vedete qui.
Adesso vi spiego
Ci sono dei cilindri di metallo cavi
cioè attraverso il quale la particella
può passare la particella viene così
tanto accelerata grazie a questo sistema
che raggiunge quasi la velocità della
luce
ma concentriamoci un attimo su questo
quando la particella entra all'interno
del tunnel a una velocità pari a
99,9997828%  della luce. E voi mi direte e
che le acceleriamo a fare? Ha già una velocità
notevole perché dovrei accelerarla?
Maggiore sarà la velocità che acquisirà
la particella e maggiore sarà la sua
massa sempre per una questione 
relativistica dato che la sua massa sarà
maggiore sarà anche più grande l'energia
associata a quella particella quindi
maggiore velocità maggiore massa maggio
dell'energia anche un piccolo contributo
può significare un'energia enorme
vengono accelerate fino alla velocità di
99,9999991% ma
staranno comparendo  in
sovraimpressione perché sicuramente mi
sono perso qualche 9. Questa piccola
differenza che per noi magari sembra
poco ma in realtà in termini di energia
e tantissimo ed è questo che ci permette
di fare gli esperimenti e di scoprire
nuove cose. A bbiamo visto il sistema che
li accelera ora dobbiamo capire come
funziona la traiettoria lhc non ha una
traiettoria diritto non è un tunnel
diritto ma è come abbiamo visto un
tunnel circolare quindi le particelle,
che percorrono una traiettoria diritta,
dovrebbero essere deviate. Da che cosa?
Sono deviate come vi ho già anche detto
sono deviate dai magneti
ma i magneti del CERN sono molto
particolari perché devono essere super
potenti perché l'energia delle
particelle è molto grande e quindi anche
la loro massa sarà molto grande come vi
ho detto anche prima maggiore l'energia
e maggiore sarà il campo magnetico che
dovrà deviare quelle particelle. Quindi ci
servono dei supermagneti per deviare
queste particelle. I magneti, che servono
per deviare le particelle, sono formati
da due spire che cosa sono le spire sono
dei fili attorcigliati su se stessi in
cui scorre corrente all'interno di
Queste spire si generano dei campi
magnetici molto potenti che permettono
la deviazione della particella
Ovviamente io voglio che i fasci collidano
precisamente quindi non ho bisogno
solo dei dipoli.  Un dipolo è formato
solo dal polo nord al polo sud Abbiamo
visto che negli acceleratori più potenti
abbiamo bisogno
quadro poli qui abbiamo quattro poli
magnetici ma alle lhc non bastano
neanche quelli per migliorare la qualità
del fascio vengono utilizzati anche
sestu poli 8 poli eccetera
quindi la struttura all'interno è molto
complessa
inoltre questi magneti vengono tenute da
una temperatura molto bassa prossima
allo zero assoluto
questo perché abbiamo bisogno di avere
una buona conduttività elettrica senza
resistenza per recuperare il concetto di
resistenza vi lascio il dio
altra cosa importante da tenere a mente
all'interno della del tunnel e la
pressione della versione deve essere
molto bassa praticamente abbiamo il voto
all'interno del tunnel
perché viene fatto il vuoto per evitare
una interazione tra il fascio di protoni
e gas che c'è intorno
quindi meno grasso c'è quindi siamo più
vicino al voto e meno interazione ci
sarà quello che abbiamo visto finora
concettualmente molto semplice dal punto
di vista tecnologico lo è un po meno ma
la struttura delle lhc non è complessa
solo per il sistema di accelerazione è
molto più complessa per il sistema di
rivelatori che c'è che cosa sono i
rivelatori i rivelatori ci permettono di
vedere a quello che ad occhio umano
noi non potremmo vedere cioè le
particelle che si generano nello scontro
di fasci nel momento in cui noi abbiamo
lo scontro vengono generate una quantità
di particelle enorme e che noi dovremmo
riuscire a vedere il problema è che
anche se ci mettessimo col microscopio
più sofisticato che abbiamo non possiamo
vederle 1 perchè sono molto piccole 2
perché hanno una vita media molto molto
bassa e quindi decadono subito in altre
particelle quindi sarebbe molto
complesso vederle quindi facciamo le
riveliamo cioè noi li vediamo
indirettamente come facciamo a vedere
qualcosa che all'occhio umano invisibile
vediamo gli effetti come facciamo a
distinguere le diverse particelle e
distinguiamo per carica massa e altre
proprietà che non vi sto qui a dire
esistono quattro importanti rivelatori
di particelle cms alice atlas è l hcb
questi quattro sono i principali i
rivelatori che si trovano
afferma adesso qui vi spiego il metodo
più semplice per rivelare particelle non
so se vi ricordate il video sulla plasma
ball ve lo lascio quindi nel caso noi
riuscivamo a vedere le tracce che
lasciavano gli elettroni quello è un
sistema molto molto basico di rivelatore
di particelle realtà ne esistono di
simili è solo che la differenza di
potenziale non è messo tra un bulbo e
l'area è una differenza di potenziale
ben precisa stabilita dagli scienziati e
in base al tempo che impiegano dari per
arrivare da un punto a un altro si
ricava la massa in primis noi abbiamo
visto che gli elettroni venivano
attirati dall esterno
ora se avessimo avuto all'interno della
plasma anche delle particelle cariche
positive
queste sarebbe essere attratte dal bulbo
che era negativo dal punto di raccolta
noi possiamo determinare la carica e
quindi riusciamo a capire se è carica
positivamente o negativamente è già
abbiamo il primo indizio sulla carica è
un paio come il gioco indovina chi
abbiamo delle proprietà e dagli
ricaviamo poi la particella finale
quindi il primo indizio è la carica
quanto tempo ci mette la particella per
percorrere una certa distanza ecco
maggiore è la velocità con cui arriva al
punto finale quindi al bulbo magari è
minore sarà la sua massa le particelle
più piccole viaggino più velocemente
quindi abbiamo la seconda caratteristica
il tempo di raccolta ci dice alla massa
quindi abbiamo già due caratteristiche
importanti massa e cari
ovviamente non tutte le particelle hanno
una massa così grande da poter essere
identificata né tantomeno tutte le
particelle interagiscono con un gas
questo il principio di funzionamento di
un cosiddetto rivelatore a gas
ne esistono di altri tipi perché non
tutte le particelle sono cariche non
tutte hanno una massa così grande però
vi volevo dare un'infarinatura di più o
meno come si può rivelare una particella
senza essere noiosa senza entrare nei
particolari si possono creare di buchi
neri all'interno delle lhc allora le
energie in gioco sono molto molto basse
per un buco nero ma sono molto molto
elevate per quello a cui comunemente noi
siamo abituati
quindi effettivamente qualche studio
rivela che si possono creare dei buchi
neri che però sono microscopici e che
quindi evaporano istantaneamente e che
hanno un'energia pari a una zanzara
quindi non sono per niente pericolosi
per l'essere umano quando lh centro in
funzione fece un po scalpore questa
notizia ora un po già siamo dimenticata
ma all'inizio ricordo alcuni titoli di
giornale che diceva no pericoloso per
gli esseri umani crea un buco nero che
ci inghiottirà tutti no alla fine siano
passati circa dieci anni dal suo
funzionamento
non c'è stato mai un buco nero che ci ha
rischiato si può ricreare il big band
dopo aver colliso la densità di energia
è simile a quella del post big bang ed è
per questo che viene chiamato mini big
bang ma ovviamente non è paragonabile ad
un mix ben avrei anche altre curiosità
ma se le aggiungo qui se le aggiungo qui
il video diventa troppo l'uomo quindi
magari le metto su instagram
mi raccomando seguitemi bene per oggi è
tutto
spero che vi sia piaciuto che vi abbia
interessato e fatemi sapere qua sotto
se volete ad altre video sui 10000 tori
perché ho visto che gli sono piaciuti
molto noi chiudiamo un prossimo video
