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Al CERN sono partiti i lavori per scollegare e smontare alcune sezioni del Large Hadron Collider, il gigantesco acceleratore di particelle che da anni fa da riferimento per la fisica mondiale. Nessuno spegnimento definitivo però. L’idea è sostituire alcuni dei magneti più importanti della macchina con una nuova generazione di componenti superconduttori, capaci di produrre campi magnetici circa il 40% più intensi. È il passaggio chiave del progetto High Luminosity LHC, noto anche come HiLumi LHC, pensato per aumentare in modo netto le collisioni a disposizione degli esperimenti ATLAS e CMS e offrire ai fisici una finestra molto più ampia sui meccanismi fondamentali dell’universo.
Per capire la portata dell’intervento bisogna partire dalla struttura dell’acceleratore. LHC corre lungo un anello di 27 chilometri e per guidare e controllare i fasci di particelle si affida a migliaia di magneti di tipo diverso. Ci sono dipoli, quadrupoli, sestupoli, ottupoli, decapoli e altri ancora, ognuno con un compito ben preciso all’interno del sistema.
Il ruolo dei tripletti interni e la corsa alla luminosità
Tra tutti questi componenti alcuni sono decisamente più cruciali degli altri. Si chiamano tripletti interni e sono gruppi di tre magneti quadrupolari, da cui deriva il nome, collocati su entrambi i lati dei quattro esperimenti principali del collisore. Il loro lavoro consiste nel concentrare i fasci di particelle nel modo più stretto possibile appena prima che le particelle si scontrino all’interno dei rivelatori.
Il principio è piuttosto intuitivo. Più i fasci vengono compressi e più aumenta la probabilità che le particelle entrino in collisione. Per questo i tripletti sono essenziali per far crescere la luminosità dell’acceleratore, cioè il numero di collisioni che avvengono in un determinato intervallo di tempo. Più luminosità significa più scontri e quindi una quantità maggiore di dati da analizzare per i ricercatori.
Una parte consistente del futuro HiLumi LHC ruota proprio attorno alla sostituzione degli attuali tripletti con magneti molto più potenti. Le operazioni si svolgono durante il terzo lungo periodo di fermo della macchina, chiamato LS3. Di recente le squadre tecniche hanno tagliato la prima interconnessione tra i magneti, dando ufficialmente il via alla sostituzione. Per segnare il momento il direttore generale del CERN Mark Thomson ha visitato il Punto 1 di LHC, dove si trova l’esperimento ATLAS.
Jean Philippe Tock, responsabile del gruppo di coordinamento di LS3, ha spiegato che la sostituzione di questi magneti con i nuovi tripletti del progetto è fondamentale per gli anni ad alta luminosità che verranno. Il primo quadrupolo dei nuovi tripletti dovrebbe arrivare nel tunnel all’inizio del 2029. In tutto verranno installati 16 criostati e 28 assemblaggi criogenici, un’impresa di grande portata.
Niobio e stagno per campi magnetici più potenti
I nuovi componenti sono il frutto di anni di ricerca e sviluppo e segnano un salto tecnologico importante rispetto ai magneti superconduttori in niobio e titanio che lavorano oggi dentro l’acceleratore. Le bobine delle nuove unità sono infatti realizzate in niobio e stagno. Questa scelta permette di raggiungere campi magnetici fino a 11,3 tesla, circa il 40% in più rispetto a quelli generati dai magneti attuali.
Le nuove apparecchiature saranno montate attorno agli esperimenti ATLAS e CMS, dove l’aumento del tasso di collisioni avrà un peso particolare. ALICE e LHCb funzionano in modo diverso e seguono programmi di fisica differenti, per cui non hanno bisogno dello stesso incremento di luminosità istantanea. I loro tripletti interni possono quindi restare al loro posto, anche se verranno comunque aggiornati in modo che entrambi gli esperimenti possano beneficiare dell’aumento complessivo della luminosità.
Dal 7 settembre le squadre del CERN stanno smontando le sezioni del collisore ai due lati di ATLAS e CMS. L’obiettivo è rimuovere 28 magneti superconduttori, tripletti interni compresi, destinati a essere rimpiazzati. Si chiude così un capitolo per un hardware che accompagna il Large Hadron Collider fin dalla sua costruzione.
Markus Zerlauth, a capo del progetto HiLumi LHC, ha definito l’evento una tappa importantissima per il CERN e in particolare per il gruppo di lavoro del progetto. Gli attuali tripletti interni risalgono alla fase di costruzione di LHC e sono stati installati nella macchina tra il 2005 e il 2007. Dopo quasi vent’anni di attività lasceranno il posto a una nuova generazione di magneti ancora più potenti, un passaggio di testimone tra due generazioni di innovazione che secondo Zerlauth è davvero straordinario poter vedere da vicino.
Fonte: TecnoAndroid
