Introduzione storica

Introduzione storica

La Sezione di Fisica Fondamentale Nucleare e delle Particelle Elementari del Dipartimento é anche la sede dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, I.N.F.N., che vi ha qui il suo GRUPPO COLLEGATO di Brescia. Questo opera sulla base della convenzione stipulata con l’Università Statale di Brescia nel 2002 e  rappresenta il riconoscimento dell’Ente Nazionale preposto a questo settore della Fisica al lavoro di ricerca nel settore della Fisica Nucleare e delle Particelle Elementari svoltovi dal Prof. Evandro Lodi Rizzini e dai suoi diversi collaboratori dall’anno accademico 1980-’81, quando ancora non era stata istituita l’Università Statale di Brescia e la Facoltà d’Ingegneria era sede staccata del Politecnico di Milano. L’anno accademico 1980-’81 segna peraltro l’inizio dell’attività presso il C.E.R.N. (Centro  Europeo per la Ricerca Nucleare) di Ginevra.
Il primo esperimento condottovi, PS179, nell’ambito di una Collaborazione Internazionale, segna l’inizio della Ricerca nel settore della Fisica Nucleare per la misura dei processi di annichilazione dell’Antiprotone su Nuclei. Questo settore è peraltro quello oggetto della Ricerca che sempre al CERN di Ginevra, è stata approvata dal Research Board del Centro il 2 giugno 2005.
Dall’iniziale energia degli antiprotoni di alcune centinaia di Mev dell’esperimento PS179, si scenderà con il nuovo esperimento ASACUSA (AD3) a meno di 1 KeV, con un salto di cinque ordini di grandezza nell’energia della particella proiettile l’Antiprotone.
Dopo questi 25 anni di Ricerca nel settore, il gruppo giungerà così a misurare le grandezze fisiche fondamentali nel processo di annichilazione dell’Antiprotone su Nuclei per valori della sua energia cinetica ai quali inizia ad essere possibile la sua cattura ad opera degli Atomi e delle Molecole.
Annichilazione di un antiprotone su nucleo di neonNella riproduzione il famoso fotogramma, ripreso nel 1983, con la Streamer Chamber della Collaborazione PS179 ove l’annichilazione dell’antiprotone su un nucleo di Neon provoca l’emissione di un mesone π positivo, π+, di cui si vede il successivo decadimento nel muone μ positivo, μ+, e di questi nel positrone, e+. Le tre particelle sono chiaramente  individuate dalla successione delle tracce da loro lasciate, che sono parti di traiettorie curve avvenendo il moto di queste particelle elettricamente cariche in un campo magnetico ortogonale al piano della figura e di intensità pari a 0.5 tesla.
Questo fotogramma introduce alla ricerca nel settore delle Particelle Elementari intrapresa dal 1985 nell’ambito della seconda Collaborazione internazionale PS201, OBELIX, avente per obiettivo principale la caratterizzazione di eventuali particelle costituite solo da gluoni (portatori della forza tra quarks) o da gluoni e quarks leggeri formati nell’annichilazione antiprotone-protone. Quest’ultima ricerca si é conclusa nel 2004 con importanti risultati ed é stata caratterizzata dalla scelta innovativa proposta dal Prof. Lodi Rizzini di utilizzare targhette di idrogeno di densità molto diverse per ottenere le necessarie informazioni da tutti i possibili diversi canali di annichilazione a riposo dell’antiprotone su protone.
Esperimento ATHENA
Questa metodologia ha portato il gruppo ad iniziare l’attività nel settore della Fisica Atomica, attività che avrebbe condotto alla produzione di Antiatomi di Idrogeno sempre presso il CERN di Ginevra nell’agosto 2002, per la prima volta nella storia della Ricerca, grazie alla Collaborazione Internazionale,
reconstruction of an anti-hydrogen candidate event recorded in August 2002
AD1, denominata ATHENA. Il Prof. Lodi Rizzini è stato il responsabile della parte italiana di questa Collaborazione dall’avvio, nel 1995, sino al 2001.L’attività per la produzione dell’antidrogeno e gli studi collegati per verificare variazioni nella simmetria CPT sono oggetto di studio anche attualmente nell’ambito della Collaborazione ASACUSA.

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