CERN, l’acceleratore di particelle si riavvia e raggiunge un nuovo record

L’acceleratore di particele più grande e più potente al mondo è ripartito il 22 aprile dopo una pausa di oltre tre anni dovuta a lavori di manutenzione e aggiornamenti. Dopo un paio di giorni di ottimizzazione, il Large Hadron Collider (LHC) ha dato emozioni fin da subito. Il record ottenunto nel 2015 è stato superato, raggiungendo un livello di energia di 6,8 TeV (un tetraelettronvolt equivale a 1 trilione di elettronvolt). Il riavvio dell’acceleratore di particelle segna, inoltre, l’inizio dei preparativi di quattro anni di acquisizione dei dati fisici. Nel mentre gli esperti lavoreranno costantemente per riportare progressivamente e in sicurezza la macchina a regime. L’obiettivo è quello di raggiungere un’energia di 13,6 TeV.

LHC: l’acceleratore di particelle più potente

Il Large Hadron Collider è il più grande e potente acceleratore di particelle del mondo. È composto da un anello lungo 27 chilometri di magneti superconduttori e una serie di strutture acceleranti in grado di aumentare l’energia delle particelle lungo il percorso. È stato attivato per la prima volta il 10 settembre 2008 ed è l’ultimo acceleratore di particelle entrato in casa CERN. Un acceleratore spinge le particelle cariche, come elettroni e protoni, a velocità elevate prossime alla velocità della luce. Tali particelle vengono spedite contro un bersaglio o contro altre particelle che giungono dalla direzione opposta. Ciò che i fisici studiano è proprio la collisione che si viene a generare. Nel caso di livelli energetici molto alti, la collisione genera la formazione di nuova materia, dunque nuove particelle.

Tali collisioni producono particelle massicce, come il bosone di Higgs o il quark top. Studiare le loro proprietà consente di conoscere più a fondo il mondo dell’infinitamente piccolo e le origini dell’Universo. All’interno dell’acceleratore di particelle, i fasci di elettroni corrono in tubi mantenuti in ultra alto vuoto. I fasci sono guidati attorno all’anello da un forte campo magnetico generato da elettromagneti superconduttori. Gran parte del macchinario è collegato a un sistema di distribuzione di elio liquido che svolge il compito di raffreddare i magneti. Si tratta di ben 1232 magneti a dipoli, lunghi 15 metri, che piegano i raggi e 392 magneti quadrupoli, lunghi 5-7 metri, che focalizzano i raggi. Attorno al punto di collisioni sono posizionati i cosiddetti rilevatori di particelle, che registrano e rilevano le particelle emesse dalle collisioni. Tra i rilevatori di particelle ci sono: ATLAS, CMS, ALICE e LHCb.

LHC una lunga storia di record

Nel corso delle attività preparatorie alla sua Run 3, lo scorso 22 aprile, il Large Hadron Collider ha raggiunto il livello record di energia di 6,8 trilioni di elettronvolt. Ecco le parole di Jorg Wenninger, coordinatore delle operazioni di LHC: “questo è ovviamente un giorno importante per noi, perché un fascio ha raggiunto questa energia per la prima volta, ma è solo l’inizio di un lungo periodo di riavvio che ci porterà ad avere le collisioni alla più alta energia fra 6-8 settimane“.

Il Large Hadron Collider viene ricordato per una serie di record raggiunti nel corso dell’ultimo decennio. La storia dei record dell’LHC è iniziata nel 2009, con il primo fascio di elettroni portato a un’energia di 1,18 TeV. Successivamente, nel 2010 sono stati raggiunti i 3,5 Tev. Il valore più alto della Run 1 si è raggiunto nel 2012, pari a 4 TeV. Dopo una lunga pausa tecnica, nel 2015 sono stati raggiunti i 6,5 TeV. Oggi l’obiettivo è quello di superare i 6,8 Tev.

Cosa aspettarsi dalla Run 3

Da questa terza corsa che verrà effettuata dal potente acceleratore di particelle ci si aspetta il funzionamento di due nuovi esperimenti volti a indagare le collisioni speciali protone-elio per misurare la frequenza con cui vengono prodotte le controparti di antimateria. Inoltre verranno studiate le collisioni che coinvolgono ioni ossigeno, con lo scopo di studiare la fisica dei raggi cosmici e del plasma di quark e gluoni , uno stato della materia che esisteva poco dopo il Big Bang.