Si continua a lavorare ai grandi aggiornamenti nel complesso sotterraneo del CERN, dove si trova il più potente acceleratore di particelle mai costruito. Proprio in questi giorni sono arrivati due giganteschi moduli criogenici. Saranno fondamentali per il futuro potenziamento del Large Hadron Collider.
Questi nuovi sistemi faranno parte del progetto High‑Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC). L’aggiornamento nei prossimi anni dovrebbe aumentare in modo significativo le prestazioni dell’acceleratore.
I nuovi moduli criogenici nei tunnel dell’acceleratore
I componenti installati sono chiamati cold box, grandi unità criogeniche costruite dall’azienda Linde plc nello stabilimento di Pullach im Isartal, in Germania. Dopo la produzione sono stati trasportati fino al laboratorio europeo e calati nei tunnel sotterranei vicino ai rivelatori ATLAS e CMS, due degli esperimenti più importanti dell’intero complesso.
Queste imponenti apparecchiature saranno integrate in nuovi sistemi di refrigerazione destinati a portare l’acceleratore a temperature estremamente basse. Indispensabili per il funzionamento dei suoi magneti superconduttori.
Temperature vicine allo zero assoluto
Il compito principale di queste strutture sarà raffreddare i magneti fino a circa −271,3 gradi Celsius, ovvero appena pochi gradi sopra lo zero assoluto. Per raggiungere queste condizioni verrà utilizzato elio liquido in un processo in più fasi.
In un primo momento il gas verrà raffreddato fino a 4,5 kelvin circa. La temperatura sarà abbassata ulteriormente riducendo la pressione all’interno dei circuiti criogenici. Il sistema utilizza compressori speciali collegati in serie all’interno delle nuove unità installate nei tunnel.
Temperature così estreme sono necessarie perché solo in queste condizioni i magneti superconduttori riescono a generare campi magnetici molto intensi senza dissipare energia. Campi che servono per guidare e focalizzare i fasci di particelle che circolano nell’anello dell’acceleratore.
Più collisioni per studiare l’universo
Quando i magneti lavorano nelle condizioni ideali aumenta la luminosità dell’acceleratore, cioè la frequenza con cui le particelle entrano in collisione tra loro. Più collisioni significano anche più dati da analizzare. Quindi maggiori possibilità per i fisici di studiare le componenti fondamentali della materia.
L’installazione dei nuovi sistemi criogenici rappresenta solo una delle tappe del grande programma di aggiornamento dell’LHC. A giugno inizierà infatti la fase chiamata Long Shutdown 3. Trattasi di una lunga pausa operativa necessaria per integrare le nuove tecnologie e aggiornare anche gli esperimenti scientifici collegati.
Secondo i piani attuali, la versione potenziata dell’acceleratore dovrebbe entrare in funzione a metà degli anni 2030. Quando il progetto HL-LHC sarà completato, l’infrastruttura dovrebbe essere in grado di moltiplicare fino a dieci volte la quantità totale di dati raccolti, aprendo la strada a nuove scoperte.