Fonte: http://w3.lnf.infn.it/acceleratori/
DAΦNE è un collisore
in funzione presso i Laboratori Nazionali di Frascati (LNF). L’acceleratore è composto da 2
anelli lunghi circa 100 m, in cui circolano fasci ad alta intensità di
elettroni e positroni (le antiparticelle degli elettroni) che si incrociano in due punti
d’interazione, in uno dei quali è
installato il rivelatore dell’esperimento KLOE-2 (K-LOng-Experiment). Questo esperimento studia fenomeni di interferenza quantistica di particolari particelle instabili, i
kaoni (mesoni K) neutri prodotti da DAΦNE, analizzando con altissima precisione le proprietà intrinseche delle particelle di materia (kaoni) rispetto
a quelle di anti-materia (anti-kaoni): l’eventuale osservazione di una minima differenza fra le due implicherebbe la necessità di
rivedere gli attuali fondamenti della fisica (ne abbiamo parlato in un precedente post).
L’energia totale dei
fasci nel sistema di riferimento del centro di massa è pari a 1.02 GeV (1eV=1,6 10-19 J),
corrispondente alla massa dei mesoni Φ (questo spiega la lettera nel nome) che vengono prodotti al ritmo di
300 al secondo. I fasci vengono fatti collidere frontalmente per ridurre al minimo l'energia necessari per produrre le particelle. La quantità di moto (relativistica) iniziale è nulla e quindi, per il principio di conservazione della quantità di moto, le particelle possono essere prodotte a riposo riducendo così l'energia necessaria.
Gli elettroni (o i
positroni) viaggiano a velocità prossime alla velocità della luce e
vengono costretti da un campo magnetico a muoversi lungo una
traiettoria curva (accelerazione centripeta). Essendo cariche accelerate emettono radiazione elettromagnetica, che prende il nome di radiazione di sincrotrone (perchè osservata inizialmente in acceleratori detti sincrotroni). La
potenza emessa è proporzionale al quadrato dell'accelerazione: questo
significa che per particelle con massa minore, come gli elettroni, la
potenza emessa sarà notevolmente maggiore. Dal punto di vista del collisore questo rappresenta un ostacolo, perchè gli elettroni perdono energia emettendo radiazione di sincrotrone. Per sfruttare comunque questo fenomeno, mentre si producono
eventi di fisica per l’esperimento KLOE-2, la radiazione di sincrotrone va ad alimentare un articolato
laboratorio dedicato alla spettroscopia con luce di sincrotrone,
DAΦNE-L.
Mantenere i fasci di elettroni e
positroni circolanti e collidenti con le caratteristiche richieste dai
vari esperimenti costituisce un'attività di ricerca di primo
piano che impone di affrontare e risolvere continuamente sofisticati
problemi di fisica e sfide tecnologiche. Nel 2007, su DAΦNE, è stato
realizzato e provato per la prima volta al mondo un nuovo metodo per
rendere più efficienti le collisioni tra elettroni e positroni. Il nuovo schema di collisione
chiamato “Crab Waist Collision Scheme” e ha consentito di migliorare
considerevolmente le prestazioni dell’acceleratore stesso. Questa
attività di ricerca e sviluppo nel campo della fisica degli acceleratori
rappresenta un'attrattiva per i futuri collisori di elettroni-positroni.
