Frontemare di Trieste
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Sezione di Trieste

FINUDA

FINUDA è un esperimento di fisica degli ipernuclei.

 

FINUDA (Fisica Nucleare a DaΦne) è un esperimento di fisica (iper)nucleare progettato per studiare contemporaneamente sia la formazione degli ipernuclei sia il loro decadimento per poter comprendere alcuni aspetti sia della forza forte sia della forza debole, due delle quattro forze fondamentali della natura.

I nuclei della materia ordinaria sono composti da due tipi di particelle, protoni e neutroni (nucleoni), a loro volta costituiti dall’insieme di due tipi di quark, up e down. Negli ipernuclei un nucleone è sostituito da un’altra particella, lambda, simile al neutrone, che contiene al posto di un quark down un altro tipo di quark chiamato strange.

Studiando come la particella lambda si localizza all’interno del nucleo, si possono ottenere nuove informazioni sulla struttura dei nuclei atomici. Protoni e neutroni infatti sono tenuti insieme all’interno del nucleo dalla cosiddetta forza forte, ma subiscono anche gli effetti del principio di esclusione di Pauli, il quale vieta che particelle identiche, come possono essere due protoni o due neutroni, si situino all’interno del nucleo nel medesimo livello di energia. In un ipernucleo però si trova un’unica particella lambda, dunque essa è svincolata dalle conseguenze del principio di esclusione e nel localizzarsi all’interno del nucleo è soggetta solo alla forza nucleare forte. Un secondo tipo di informazione interessante deriva dal fatto che la particella lambda è instabile, cioè tende a decadere in tempi brevissimi, ritrasformandosi in un protone o in neutrone.

Nell'apparato sperimentale FINUDA gli ipernuclei vengono formati tramite la collisione su bersagli nucleari dei mesoni K negativi (formati da un antiquark “u” e da un quark “s”) prodotti dal decadimento del mesone Φ (formato da un antiquark “s” e da un quark “s”) generato nell’acceleratore DaΦne a seguito delle collisioni dei fasci di elettroni e positroni . L’apparato sperimentale è costituito da un sistema di rivelatori di particelle, scintillatori plastici, microstrip al silicio, camere a deriva, tubi straw, inseriti in un grande magnete superconduttore solenoidale (4,20m x 4,20m x 2,40m) che genera al suo interno un campo magnetico uniforme di 1 T. Il sistema di rivelatori, disposti in strati concentrici successivi, costituisce un spettrometro magnetico che consente di misurare le quantità di moto delle diverse particelle provenienti dalla formazione e dal decadimento degli ipernuclei.

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