Il grande collisore di adroni otterrà un enorme potenziamento entro il 2020

Nel marzo 2010, l’LHC ha avviato la collisione di protoni con un’energia del centro di massa senza precedenti, vale a dire otto teraelettronvolt, cioè, quattro volte superiore a Tevatron, negli Stati Uniti. Dopo un anno di funzionamento, nel luglio 2012, il tanto cercato bosone di Higgs, ossia il fondamento del modello standard della fisica delle particelle, è stato scoperto.

Per estendere il potenziale della scoperta, l’LHC avrebbe bisogno di un aggiornamento in grado di aumentare il numero totale di collisioni. Il progetto HILUMI LHC (FP7 high luminosity Large Hadron Collider design study), finanziato dall’UE, mira alla realizzazione di tale potente acceleratore di particelle per consentire l’osservazione di processi rari.

L’aggiornamento dell’LHC per una più alta luminosità, proporzionale al tasso di collisione delle particelle, richiede nuove tecnologie. Queste includono magneti ad alta densità di flusso magnetico per accelerare particelle e cavità a radiofrequenza allo scopo di ottenere una rotazione dei fasci, così come una nuova generazione di collimatori a bassa impedenza, il tutto basato su tecnologie di superconduttività.

Il progetto HILUMI LHC ha preparato il terreno per aumentare la luminosità dell’LHC di un fattore fino a dieci superiore al valore originale di progettazione, entro il 2020. Scienziati e ingegneri da 15 istituzioni europee, nonché da istituti di Russia, Giappone e Stati Uniti, hanno lavorato insieme per trovare una soluzione.

Durante il secondo periodo di riferimento, i partner del progetto si sono concentrati sulla definizione delle specifiche relative all’alta densità di flusso magnetico. Essi hanno deciso i principali parametri del reticolo di magneti quali dimensioni, gradienti di campo operativo e la tecnologia dei magneti più adatta.

Ancora più importante, è già iniziata la progettazione dei magneti e delle cavità a radiofrequenza. Sono stati portati avanti significativi progressi in termini di progetti relativi a cavità compatte, sistemi di raffreddamento criogenico e di radio-frequenza, per i fasci di protoni lanciati dal Super Proton Synchrotron e all’interno di due linee di iniezione dell’LHC.

Diverse tappe significative sono state raggiunte anche rispetto alla messa a punto di aggiornamenti relativi alla struttura della regione di interazione. Alcuni strumenti numerici sono stati creati per offrire avanzate tecniche di pulizia e protezione dai raggi in arrivo e collimazione dei detriti fisici.

L’LHC fornisce già i fasci di luminosità più alta tra tutti gli acceleratori di protoni del mondo. In ogni caso, il progetto HILUMI LHC ha attinto dalle competenze di tutto il mondo per aumentare ulteriormente la luminosità e superare i limiti di sensibilità, in modo tale da osservare processi rari finora invisibili.