L’esperimento CMS ad LHC

L'esperimento CMS ad LHC

L’INFN è fortemente coinvolto in CMS, circa 280 fisici e ingegneri provenienti da 14 Sezioni e 2 Laboratori Nazionali lavorano all’esperimento

Il Large Hadron Collider (LHC) del CERN di Ginevra è un acceleratore di particelle, con una circonferenza di 27 Km, progettato per far collidere due fasci di protoni di alta intensità ad una energia massima di 14 TeV nel centro di massa.

CMS (Compact Muon Solenoid) è uno dei 4 esperimenti posti lungo il fascio di LHC ed ha come obiettivo principale la ricerca del bosone di Higgs e di fenomeni fisici non predetti dal Modello Standard della fisica delle particelle, ma da sue possibili estensioni, come ad esempio la Supersimmetria.
L’apparato sperimentale di CMS ha una struttura a “scatola cinese” e i suoi rivelatori sono immersi in un forte campo magnetico di 4T realizzato grazie al più grande solenoide superconduttore mai realizzato al mondo capace di immagazzinare un’energia di 2,4 GJ.

CMS è stato disegnato per ottenere massima efficienza e precisione nella rivelazione di fotoni, elettroni, muoni, leptoni tau, jet, jet originati da quark b ed energia mancante indice della presenza di particelle neutre elusive (quali i neutrini).

L’ apparato è quanto più ermetico possibile e arriva a coprire in angolo fino a circa 1° dalla linea dei fasci. Se pure di grandi dimensioni rispetto ad esperimenti del passato (15 m di diametro per 22 m di lunghezza e un peso pari a 14500 t) CMS è un apparato elegantemente compatto.

L’INFN è fortemente coinvolto in CMS, circa 250 fisici e ingegneri provenienti da 14 Sezioni e 2 Laboratori Nazionali lavorano all’esperimento.

In particolare, frazioni significative del sistema di rivelazione per muoni, del magnete superconduttore e del calorimetro elettromagnetico e del tracciatore centrale a strisce di silicio sono state realizzate in Italia.

CMS è un cosiddetto esperimento generalista con un ampio programma di fisica che va dallo studio del Modello Standard della fisica delle particelle (incluso il bosone di Higgs) alla ricerca di verifiche di teorie oltre al Modello Standard, quali la supersimmetria (SUSY) e le teorie che prevedono l’esistenza di dimensioni addizionali dello spazio-tempo. Tra le nuove particelle cercate da CMS ci sono le particelle di materia oscura, uno dei costituenti più abbondanti dell’universo e di cui ancora oggi conosciamo molto poco.

Una caratteristica insolita del rivelatore CMS è che invece di essere costruito in situ come gli altri rivelatori giganti degli esperimenti LHC, è stato costruito in 15 sezioni a livello del suolo prima di essere calato in una caverna sotterranea vicino a Cessy, in Francia, e rimontato.

CMS è stato progettato per ottenere massima efficienza e precisione nella rivelazione di fotoni, leptoni carichi (elettroni, muoni, tau), jet, inclusi i jet originati da quark b, ed energia mancante, quest’ultima indice della presenza di particelle neutre elusive (quali i neutrini).

L’esperimento CMS è una delle più grandi collaborazioni scientifiche internazionali della storia, che coinvolge circa 6000 fisici delle particelle, ingegneri, tecnici, studenti e personale di supporto di 241 istituti in 55 paesi ed è in continua evoluzione, sia da un punto di vista dei collaboratori e delle istituzioni coinvolti che – per quanto riguarda l’apparato sperimentale – da un punto di vista strutturale: durante le fasi di Long Shutdown le sezioni vengono aggiornate con nuove implementazioni e/o migliorie.

I partecipanti afferenti a istituti italiani sono attualmente 245, di cui 194 uomini e 51 donne.

CMS ha già riportato numerosissime misure nell’ambito del Modello Standard e di ricerche di nuova fisica, contribuendo in maniera significativa all’avanzamento delle conoscenze nella fisica delle interazioni fondamentali. Nel 2020, CMS ha superato la sbalorditiva quota di 1000 articoli pubblicati su riviste scientifiche internazionali. Ma il viaggio non è per nulla terminato: sia i rivelatori che le tecniche di analisi dei dati usufruiscono di migliorie e innovazioni costanti; nuovi dati verranno raccolti e possibili nuove scoperte attendono gli scienziati della collaborazione negli anni a venire.

La comunità di CMS è anche molto attiva nella disseminazione della scienza, partecipando a numerose iniziative per la cittadinanza e per le scuole. Dati raccolti da CMS sono messi a disposizione di studenti di tutto il mondo durante l’iniziativa CERN masterclasses “hands on particle physics” che si tiene regolarmente ogni anno.

L'INFN nell'esperimento CMS

L’INFN è fortemente coinvolto in CMS, circa 250 fisici e ingegneri provenienti da 14 Sezioni e 2 Laboratori Nazionali lavorano all’esperimento. In particolare, frazioni significative del sistema di rivelazione per muoni, del magnete superconduttore e del calorimetro elettromagnetico e del tracciatore centrale a strisce di silicio sono state realizzate in Italia. Una ampia ed esaustiva descrizione dell’esperimento è riportata nel menù denominato “L’esperimento CMS”.

Approfondimenti

Cos'è LHC

Il Large Hadron Collider (LHC) del CERN di Ginevra è un acceleratore di particelle, con una circonferenza di 27 Km

Organigramma

Organizzazione e scienziati al lavoro sul progetto

L’esperimento CMS è una delle più grandi collaborazioni internazionali nella storia scientifica.

Team INFN

Oltre 250 fisici e ingegneri sono impegnati a lavorare all’esperimento ed hanno realizzato significative frazioni del sistema

Board Internazionali

Cms in Italia

I Gruppi di Lavoro

L’esperimento CMS è una delle più grandi collaborazioni scientifiche internazionali della storia, che coinvolge 5000 tra fisici delle particelle, ingegneri, tecnici, studenti e personale di supporto di 200 istituti di cui 16 in Italia.

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