Gli studi di fisica subnucleare in corso in ATLAS si possono suddividere in alcune categorie
Fisica del Modello Standard: il Modello Standard (MS) della fisica delle particelle è la teoria che descrive le particelle elementari (quark, leptoni e bosoni di gauge) e le loro interazioni (elettromagnetica, debole e forte). Ad oggi la validità del MS è stata confermata da tutti gli esperimenti di fisica subnucleare. LHC permetterà di testare le previsioni del MS ad energie mai raggiunte prima.
Fisica del quark top: il quark top è il quark più pesante del MS e fu osservato per la prima volta al Fermilab nel 1995. Grazie all’elevata energia di collisione all’LHC il quark top viene prodotto in abbondanza, permettendo studi di precisione delle sue proprietà.
Ricerca del bosone di Higgs: il bosone di Higgs è l’unica particella prevista dal MS la cui esistenza non sia stata ancora verificata sperimentalmente. All’interno del modello standard esso gioca un ruolo fondamentale nel conferire una massa alle particelle attraverso la rottura spontanea della simmetria elettrodebole.
Ricerca di nuova fisica: alcuni modelli teorici che completano ed estendono il MS prevedono l’esistenza di nuove particelle o nuovi effetti, come ad esempio le particelle supersimmetriche o extra dimensioni, che potranno essere direttamente osservati a LHC.
Collisioni di ioni pesanti: l’obiettivo è lo studio del plasma quark-gluone, una forma di materia ad elevatissima densità sottoposta all’interazione forte, che si ottiene nella collisione ad alta energia di nuclei pesanti (come ad esempio i nuclei di piombo).
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