Esperimento FASER: differenze tra le versioni

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'''FASER''' ( '''ForwArd Search ExpeRiment''' ) è uno degli otto esperimenti di fisica delle particelle in programma per il 2022 al [[Large Hadron Collider]] del [[CERN]]. È progettato sia per la ricerca di nuove [[Particella elementare|particelle elementari]] leggere e debolmente accoppiate, sia per studiare le interazioni dei [[Neutrino|neutrini]] ad alta energia. <ref>{{Cita web|url=https://www.washington.edu/news/2019/03/05/faser-detector-lhc/|titolo= |sito=UW News|dataaccessoaccesso=11 Aprilaprile 2021}}</ref>

L'esperimento è stato installato nel tunnel di servizio TI12, a 480 m a valle del punto di interazione utilizzato dall'esperimento [[Esperimento ATLAS|ATLAS]] . <ref name=":0">{{Cita web|url=https://home.cern/news/news/experiments/ls2-report-faser-born|titolo= |sito=CERN|lingua=en|dataaccessoaccesso=2021-03-25 marzo 2021}}</ref> Questo tunnel veniva in precedenza utilizzato per iniettare il fascio dall'[[Super Proton Synchrotron|SPS]] nell'acceleratore [[Large Electron-Positron Collider|LEP]]. Grazie a questa collocazione strategica, l'esperimento FASER riesce a trovarsi in prossimità di un fascio intenso ed altamente collimato, sia di neutrini, che di ipotetiche nuove particelle. Inoltre, è protetto da ATLAS da circa 100 metri di roccia e cemento, fornendo un ambiente a basse radiazioni estranee. L'esperimento FASER è stato approvato nel 2019 e inizierà a raccogliere dati durante il run 3 di LHC, a partire dal 2022. <ref name=":0" /> <ref>{{Cita web|url=https://home.cern/news/news/experiments/faser-cern-approves-new-experiment-look-long-lived-exotic-particles|titolo= |sito=CERN|lingua=en|dataaccessoaccesso=2019-12-19 dicembre 2019}}</ref> <ref>{{Cita web|url=https://home.cern/news/news/physics/fasers-new-detector-expected-catch-first-collider-neutrino|titolo= |sito=CERN|lingua=en|dataaccessoaccesso=2019-12-19 dicembre 2019}}</ref>

== Nuove ricerche in fisica ==

Lo scopo principale dell'esperimento [[Assione|FASER]] è quello di cercare nuove particelle leggere che interagiscono debolmente, e che non sono state ancora scoperte, come fotoni oscuri, particelle simili ad [[Assione|assioni]] o a [[Neutrino sterile|neutrini sterili]]. <ref>{{CiteCita journalpubblicazione|datedata=5 febbraio 2018-02-05|titletitolo=FASER: ForwArd Search ExpeRiment at the LHC|arxiv=1708.09389|volume=97|doi=10.1103/PhysRevD.97.035001|issn=2470-0010}}</ref> <ref>{{CiteCita journalpubblicazione|datedata=2019-05-15 maggio 2019|titletitolo=FASER's Physics Reach for Long-Lived Particles|arxiv=1811.12522|volume=99|doi=10.1103/PhysRevD.99.095011|issn=2470-0010}}</ref> Se queste particelle fossero sufficientemente leggere, potrebbero essere prodotte con rari decadimenti degli [[Adrone|adroni]]. Tali particelle saranno perciò prodotte prevalentemente nella stessa direzione dell'asse di collisione, formando un fascio altamente collimato, e possono ereditare una grande frazione dell'energia del fascio di protoni di LHC. Inoltre, a causa del loro scarso accoppiamento con le particelle del [[modello standard]] e a causa dei grandi boost, queste particelle hanno un'esistenza prolungata e possono facilmente viaggiare per centinaia di metri senza interagire, prima che decadano in particelle del modello standard. Questi decadimenti conducono a un notevole segnale, ossia una comparsa di particelle altamente energetiche, che FASER mira a rilevare.

== Fisica dei neutrini ==

Essendo L'LHC il collisore di particelle più ad alta energia del pianeta, anche i neutrini da esso generati sono da considerarsi come i maggiormente energetici, quantomeno fra quelli prodotti in un ambiente controllato. Le collisioni all'LHC conducono a un consistente fascio di neutrini ad alta energia, di tutti i [[Sapore (fisica)|sapori]], che sono altamente collimati intorno all'asse di collisione del flusso, e fluiscono attraverso la posizione FASER. Il rilevatore interno dedicato FASERν (FASERnu) è progettato proprio per rilevare questi neutrini.<ref>{{CiteCita journalpubblicazione|lastcognome=Abreu et al. (FASER collaboration)|titletitolo=Detecting and Studying High-Energy Collider Neutrinos with FASER at the LHC|arxiv=1908.02310|journalrivista=The European Physical Journal C|volume=80|issuenumero=1|pagespp=61|doi=10.1140/epjc/s10052-020-7631-5|yearanno=2020}}</ref> Esso registrerà e studierà migliaia di interazioni fra neutrini, il che consentirà di misurare le sezioni d'urto dei neutrini ad energie dell'ordine del [[Elettronvolt|TeV]], alle quali i neutrini rimangono svincolati.

FASERnu, secondo le previsioni, possiederà le seguenti caratteristiche:

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# Capacità di effettuare misurazioni molto precise sulla velocità delle interazioni dei neutrini muonici su una scala energetica mai esplorata prima.

Nel 2021, la collaborazione FASER ha annunciato l'osservazione dei primi candidati ad essere interazione dei neutrini presso l'LHC. <ref>{{CiteCita journalpubblicazione|arxiv=2105.06197|lingua=en|volume=104|doi=10.1103/PhysRevD.104.L091101|issn=2470-0010}}</ref> <ref>{{Cita web|url=https://www.forbes.com/sites/brucedorminey/2021/11/24/suitcase-sized-neutrino-detector-hits-pay-dirt-at-large-hadron-collider/|titolo= |sito=Forbes|lingua=en|dataaccessoaccesso=2021-11-26 novembre 2021}}</ref> <ref>{{Cita web|url=https://news.uci.edu/2021/11/24/uci-led-team-of-physicists-detects-signs-of-neutrinos-at-large-hadron-collider/|titolo= |sito=UCI News|lingua=en-US|dataaccessoaccesso=2021-11-26 novembre 2021}}</ref>

== Rivelatore ==

[[File:FASER_Detector_Layout.png|alt=|nessuno|miniaturathumb|481x481pxupright=2.2| Struttura del rivelatore FASER]]

All'estremità anteriore di FASER si trova il rivelatore di neutrini FASERν. Esso è costituito da diversi strati di film di emulsione intercalati con lastre di tungsteno, il quale funge da materiale bersaglio per le interazioni dei neutrini. Dietro FASERν e all'ingresso del rivelatore principale c'è una particella carica di veto costituita da [[Scintillatore|scintillatori]] plastici. Quest'ultimo è seguito da un spazio vuoto di decadimento lungo 1,5 metri e da uno [[spettrometro]] lungo 2 metri, immersi in un campo magnetico di 0,55 [[Tesla (unità di misura)|T.]] Lo spettrometro è composto da tre stazioni di tracciamento, i cui strati di [[Rivelatore a semiconduttore|rivelatori di precisione a strisce di silicio]] servono a captare le particelle cariche prodotte in seguito al decadimento di particelle a lunga vita. Il sensore terminale è invece un [[Calorimetro (fisica delle particelle)|calorimetro]] elettromagnetico.

== RiferimentiNote ==

<references />

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== Collegamenti esterni ==

* [https://faser.web.cern.ch Official FASER website]

* [https://inspirehep.net/experiments/1711193 FASER experiment] record on INSPIRE-HEP

{{DEFAULTSORT:FASER}}

[[Categoria:Large Hadron Collider]]

[[Categoria:Esperimenti di fisica delle particelle]]