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La fisica moderna

Gli acceleratori di particelle

Gli acceleratori di particelle sono strumenti di indagine della materia che permettono di accelerare, tramite campi elettromagnetici, particelle elettricamente cariche (come protoni ed elettroni) e ioni, per farle collidere le une con le altre o per colpire bersagli opportuni allo scopo di studiare le interazioni che subiscono. L'energia prodotta dalla collisione può inoltre dare origine a nuove particelle, di vita media estremamente breve, che non esistono in condizioni normali. Gli acceleratori sono in genere classificati in base al sistema di accelerazione e alla traiettoria seguita dal fascio. Quelli in cui la traiettoria è rettilinea sono gli acceleratori lineari, che vengono usati per accelerare protoni, elettroni, particelle α e ioni: sono costituiti da tubi in successione di lunghezza crescente, inseriti in una struttura lineare, nei quali le particelle vengono accelerate mediante campi elettrici alternati e inviate al bersaglio. L'acceleratore lineare più potente è lo SLC (Stanford Linear Collider), negli Stati Uniti, che raggiunge energie di oltre 100 GeV.

Negli acceleratori circolari (ciclotrone, betatrone, sincrotrone ecc.) la traiettoria delle particelle viene curvata dalla cosiddetta forza di Lorentz generata da un campo magnetico e l'accelerazione è impressa da campi elettrici o magnetici variabili. Uno dei più potenti acceleratori circolari è il LEP (Large Electron-Positron Accelerator) del CERN di Ginevra: il LEP è un anello di accumulazione, lungo 27 km, che opera su due fasci di particelle (in questo caso elettroni e positroni) che viaggiano in direzioni opposte, facendole scontrare frontalmente. Il LEP raggiunge energie di 200 GeV, ma sul suo anello è attualmente in costruzione un nuovo e più potente acceleratore, il LHC (Large Hadron Collider), con magneti estremamente più potenti che permetteranno di raggiungere energie dell'ordine di 14 TeV (teraelettronvolt = 1012 eV).

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