Riparte LHC, cosa aspettarsi?

Dopo uno stop tecnico di due anni il Large Hadron Collider (LHC) del CERN di Ginevra sta per essere rimesso in funzione. Dopo l’annuncio della scoperta del bosone di Higgs, avvenuto il 4 luglio 2012, la prima fase della “vita” di LHC si è conclusa ufficialmente il 14 febbraio 2013. I lavori di manutenzione che si sono svolti in questi due anni hanno permesso di ottenere una macchina completamente nuova, in grado di raggiungere energie doppie rispetto al passato e quindi di aprire le porte verso scenari ad oggi sconosciuti.

La ripresa delle attività era prevista inizialmente tra mercoledì 25 e domenica 29 marzo, ma sembra sarà ritardata a causa di un corto circuito riscontrato in uno dei magneti. Niente di grave, assicurano i tecnici, ma si tratta di agire su di un magnete raffreddato ad una temperatura di -271,1°C e che va, quindi, riscaldato, riparato e successivamente raffreddato di nuovo. Il tutto potrebbe richiedere qualche settimana. L’impatto che questo avrà sulla tabella di marcia del nuovo LHC è comunque minimo. La sua piena attività, infatti, è prevista per il triennio 2016-2018, mentre il 2015 sarà dedicato al “rodaggio” dell’acceleratore potenziato. Ripercorriamo, nel frattempo, le tappe più significative della sua prima fase di vita e, soprattutto, cerchiamo di capire quali novità potrebbe apportare alla fisica di domani.

LHC – fase 1: uno sguardo al (vicino) passato
Era il 4 luglio 2012 e la comunità scientifica di tutto il mondo seguiva la conferenza stampa trasmessa in diretta mondiale dal CERN di Ginevra. Dopo circa 50 anni dalla sua descrizione teorica, finalmente era stata rilevata da due esperimenti indipendenti di LHC (Cms e Atlas) la particella che tutti i fisici attendavano: il bosone di Higgs. Abbiamo già spiegato qui il fascino e l’importanza di questa particella, ma vale la pena riassumerlo. Il bosone di Higgs è la particella che contribuisce a conferire la massa a tutte le altre particelle e, quindi, a tutta la materia dell’Universo ed era l’unica particella prevista dal Modello Standard a non essere stata ancora osservata. Il Modello Standard rappresenta, al momento, la teoria più accreditata in grado di spiegare il comportamento delle particelle elementari dell’Universo e la scoperta del bosone di Higgs ha rappresentato una conferma importante per la correttezza di questo modello. Grazie ai suoi 27 km di magneti superconduttori, LHC ha permesso di far scontrare fasci di protoni ad altissima energia, circa 8 TeV (teraelettronvolt, mille miliardi di elettronvolt), e di rivelare un segnale significativo da un punto di vista statistico (cioè non dovuto al caso) nella regione di massa di 126 GeV (gigaelettronvolt), proprio quella attesa per il bosone di Higgs. Questa scoperta, tuttavia, non rappresenta un punto d’arrivo ma solo un punto d’avvio verso diversi possibili scenari. Ed è per esplorare questi scenari sconosciuti che l’LHC è stato potenziato ed è pronto a partire per la seconda fase della sua vita.

LHC – fase 2: quali obiettivi?
In questi due anni di stop l’acceleratore di particelle più grande e potente del mondo si è preparato a scrivere, speriamo, un nuovo importante capitolo della storia della scienza. Quali le novità? Innanzitutto, l’energia delle nuove collisioni che sarà possibile ottenere raggiungerà i 13 TeV, contro gli 8 precedenti. Questo permetterà di verificare le misurazioni precedenti e di estendere la ricerca a nuove particelle, tuttora sconosciute. Sono stati inoltre sostituiti 18 dei 1232 magneti e sono stati tutti ottimizzati per aumentare il campo magnetico raggiunto. Altro particolare da non sottovalutare riguarda il numero di protoni “sparati” l’uno contro gli altri, che sarà inferiore nel nuovo ciclo di esperimenti. Questo permetterà di rilevare meno “informazioni” dopo ogni collisione ma in modo più preciso e di accorciare il tempo di attesa tra una collisione e l’altra.

3d dipole integration tunnel

il periodo di manutenzione di LHC è durato circa due anni e ha coinvolto i suoi componenti più importanti. Potrà ora raggiungere energie quasi doppie rispetto a prima (Immagine: CERN)

Quali, quindi, le aspettative per questo secondo round di esperimenti? Come spiegato da Sergio Bertolucci, direttore della Ricerca e del Scientific Computing del CERN che avevamo intervistato qualche tempo fa, le prime attenzioni saranno rivolte ancora al bosone di Higgs. Per capire, infatti, se si tratta proprio della particella prevista dal Modello Standard andrà studiato con molta più precisione rispetto a quanto fatto finora e questo sarà possibile grazie alle energie superiori che si potranno raggiungere.  Ma le aspettative più grandi riguardano tutto ciò che sta “al di la” del bosone di Higgs, l’ultima particella prevista dal modello attuale. Confermate le sue caratteristiche, infatti, si apre un territorio completamente inesplorato di ricerca del tutto sconosciuto che riguarda la maggior parte di ciò che è intorno a noi. Il modello standard, infatti, spiega solo il 4% dell’Universo che ci circonda, ma non giustifica la materia oscura, invisibile agli strumenti ma fondamentale per tenere insieme i numeri e le dinamiche delle galassie. Infine, non sono escluse dalla lista delle “questioni” da risolvere per LHC la teoria della supersimmetria (secondo la quale per ogni particella esisterebbe un analogo speculare di tipo opposto) e l’antimateria: perché nell’Universo la materia è così preponderante rispetto all’antimateria nonostante ne siano state create quantità uguali dal Big Bang? Insomma, si prevede un triennio  denso si esperimenti per LHC e ricco, speriamo, di momenti come quelli vissuti quel 4 luglio 2012. Buon lavoro LHC!

 

Immagine banner e box apertura: CERN

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