Il CERN spegne l’acceleratore di particelle LHC: inizia la transizione verso High Luminosity LHC

Pochi mesi fa al CERN è stato spento per sempre il Large Hadron Collider (LHC). LHC è entrato in un periodo di fermo, chiamato Long Shutdown 3 (LS3), in cui cambierà configurazione per far nascere Hi‑Lumi LHC (HL-LHC). I primi fasci di questa versione potenziata cominceranno nel 2028 e l’anello entrerà a pieno regime nel 2030. Si chiude così un capitolo che ha rivoluzionato la fisica delle particelle e se ne apre uno nuovo.

Diciotto anni di scoperte al CERN: l’LCH e i suoi limiti

LHC è entrato in funzione nel 2008 e ha spinto la fisica oltre i suoi limiti. Ha prodotto collisioni, accumulato dati e a luglio 2012 è stata annunciata la scoperta del Bosone di Higgs, tramite gli esperimenti di ATLAS e CMS.

Ha poi portato alla scoperta di oltre 85 nuovi adroni, ovvero particelle composte da quark, ha esplorato il plasma di quark e gluoni, ha indagato l’asimmetria fra materia e antimateria. È stato un motore di innovazione tecnologica, per la superconduttività, per il calcolo scientifico e per la collaborazione internazionale.

Il più grande intervento dall’entrata in funzione dell’acceleratore di particelle

In questa nuova fase trasformativa verranno rimossi 1,2 km di magneti e componenti, sostituiti con nuovi pezzi, grazie alla collaborazione e alla coordinazione di specialisti provenienti da tutto il mondo. Le modifiche includeranno:

• il consolidamento della zona Nord del Super Proton Synchrotron (SPS), ossia l’acceleratore che forniva protoni a LHC;
• lo smantellamento dell’area che inviava neutrini al laboratorio del Gran Sasso, ovvero il CERN Neutrinos to Gran Sasso (CNGS);
• la trasformazione della caverna sperimentale Experimental Cavern North 3 (ECN3) in un nuovo impianto;
• il rinnovamento dell’impianto dedicato alla produzione e allo studio di isotopi radioattivi, Isotope Separator On‑Line Device (ISOLDE);
• l’aggiornamento dei sistemi di sicurezza, delle gallerie tecniche e delle reti elettriche.

Grazie a queste modifiche, l’acceleratore HL‑LHC otterrà 10 volte più luminosità – ovvero la misura di quante collisioni potenziali avvengono in un certo tempo per unità di area – rispetto a quella del LHC. Questo si traduce in un maggior numero di collisioni: gli esperimenti ATLAS e CMS dovranno gestire 140-200 collisioni per ogni evento, contro le circa 60 collisioni dell’ultimo periodo di attività del LHC. Per questo, servono ad esempio nuovi tracciatori in silicio con miliardi di canali di lettura e nuovi calorimetri capaci di operare a frequenze dell’ordine dei megahertz. Questo salto tecnologico è necessario per selezionare gli eventi più interessanti tra oltre cinque miliardi di interazioni al secondo.

Durante questa fare di lavori, non circoleranno fasci di protoni ma la ricerca continua. Non tutti i dati raccolti negli anni sono stati già esaminati. Molti fisici potranno continuare la fase di analisi, preparando in parallelo i nuovi esperimenti.

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