COLLISIONI 10 VOLTE PIÙ FREQUENTI

LHC ad alta luminosità

Dopo quattro anni di studio, il progetto High-Luminosity LHC passa alla fase operativa con sviluppo di prototipi industriali. L’obiettivo è aumentare di un fattore 10 la luminosità dello strumento e le potenziali scoperte, a partire dal 2025

Crediti: CERN, LHC.

La cupola del CERN illuminata in occasione della riunione del progetto High-Luminosity LHC.

230 scienziati e ingegneri provenienti da tutto il mondo si sono dati appuntamento, questa settimana, al CERN di Ginevra per discutere del futuro del Large Hadron Collider (LHC) e aumentare le potenzialità dello strumento con una serie di implementazioni agli strumenti. Dopo quattro anni di studio, è il progetto High-Luminosity LHC a passare alla fase operativa, con sviluppo di prototipi industriali che dovrebbero integrare l’acceleratore di particelle per il 2025.

Obiettivo dichiarato: aumentare di un fattore 10 la luminosità dello strumento, ovvero il numero di collisioni per unità di tempo e di spazio.

La luminosità è un indicatore fondamentale delle prestazioni di un acceleratore, proporzionale al numero di particelle che collidono entro un periodo di tempo definito. Dal momento che le scoperte nel campo della fisica delle particelle si basano su statistiche, maggiore è il numero di collisioni e, com’è ovvio, più probabilità ci sono per i fisici di vedere una particella o un fenomeno che non hanno mai visto prima.

Passare al regime della cosiddetta alta luminosità, permetterà dunque a LHC di registrare un numero di collisioni dieci volte superiore all’attuale. Il che significa: misurazioni più accurate delle particelle fondamentali e nuove occasioni di osservare rari processi che avvengono al di sotto del livello di sensibilità attuale dell’acceleratore.

Il programma High-Luminosity LHC prevede una serie di interventi su magneti e superconduttori.

Il programma High-Luminosity LHC prevede una serie di interventi su magneti e superconduttori.

Mettere mani alla pantagruelica macchina di LHC è una procedura difficile e si basa su diverse tecnologie innovative, a oggi ancora in fase di sviluppo. C’è da ripensare la tecnologia di magneti e superconduttori, l’ottica dello strumento, gli spazi che ospitano il tunnel lungo 27 chilometri e scavato a 100 metri di profondità.

Sul livello di energia impiegato, invece, le novità sono già arrivate. Lo scorso maggio collisioni a 13mila miliardi di elettronvolt, 13 TeV, sono state registrate per la prima volta all’interno di LHC (vedi MediaINAF). Una delle tappe fondamentali sulla strada verso la nuova fase di attività del progetto LHC, il cosiddetto RUN2. Per i ricercatori degli esperimenti Atlas, Alice, Cms e Lhc2  l’obiettivo era arrivare a una potenza di 13mila miliardi di ElettronVolt (TeV), il doppio della potenza raggiunta nella fase di lavoro conclusa due anni orsono. Ci sono riusciti. L’auspicio è che questi esperimenti permettano nuovi e importanti risultati in ambito di materia oscura, supersimmetria ed extradimensioni. E c’è attesa per avere una ‘fotografia’ del mondo di particelle popolato da sneutrini, selettroni, squark e fotini (i cugini di neutrini, elettroni, quark e fotoni previsti teoricamente nell’ambito della teoria delle stringhe), di cui sentiamo parlare dagli anni Settanta.