GINEVRA. È già il più grande acceleratore di particelle-collisore al mondo, qui vicino a Ginevra, e adesso è oggetto di un importante aggiornamento. L’obiettivo è quello di incrementarne la potenza entro il 2026, per avere la possibilità di scoprire quelli che rimangono ancora misteri della fisica. È noto che il Large Hadron Collider è in un tunnel circolare di 27 chilometri sul confine franco-svizzero. Con due cerimonie gemelle, nei due Paesi, è stato dato il via al lavoro che renderà l’acceleratore un collisore ad alta luminosità. Dal 2010 i fisici si sono impegnati con fasci di particelle lanciati alla velocità prossima a quella della luce. Le collisioni di protoni ad alta energia sono necessarie per studiare la fisica delle particelle, ma non solo: si fa ricerca e si studia anche la materia oscura, l'antimateria più altri segreti dell'universo.
È qui al CERN che gli scienziati hanno intensificato la ricerca e hanno trovato le prove dell'esistenza del bosone di Higgs. Senza questa particella, per dirla in breve, gli atomi non si terrebbero insieme e così la materia come la conosciamo da sempre non esisterebbe. Nel tunnel di 27 chilometri di circonferenza, collocato a 100 metri di profondità, i protoni ad alta energia fluiscono in direzioni opposte in due tubi sottovuoto. I fasci contengono miliardi di protoni, la particella che costituisce il nucleo degli atomi. Viaggiano a una frazione della velocità della luce e sono guidati da migliaia di magneti superconduttori.
Ci sono quattro punti dove le travi lasciano il tubo e si schiantano l'una contro l'altra. Questi sono i principali esperimenti dell'LHC, enormi rivelatori che registrano le tracce delle collisioni. Sono nominati dai loro acronimi: ALICE, ATLAS, CMS e LHCb. I rilevatori misurano le nuove particelle che sono generate dalle collisioni: fino a un miliardo di protoni-protoni al secondo. Proprio analizzando queste collisioni i fisici di tutto il mondo stanno cercando di farci approfondire la nostra comprensione delle leggi della natura. È per questo che i fisici sperano che aumentando le prestazioni dell'LHC e il numero di collisioni negli esperimenti si moltiplicheranno le probabilità di scoprire fenomeni rari.
L'energia è ovviamente un parametro fondamentale per gli acceleratori di particelle. Il più potente collisore al mondo ha raggiunto le energie di collisione di 13 tera-elettronvolt (TeV). Per fare un confronto: 1 TeV è l'energia di movimento di una zanzara in volo. Quello che rende l'LHC così affascinante è la compressione di questa energia nello spazio di circa un miliardo di volte più piccolo di una zanzara. Dal 2020, gli scienziati sperano di raggiungere energie di 14 TeV con l'LHC, considerato un massimo per la macchina.
È altrettanto importante il tasso di collisione o “luminosità”. L'obiettivo dei lavori in corso è moltiplicarlo per un fattore da cinque a sette, per cui aumenteranno i dati raccolti tra il 2026 e il 2036. L'aggiornamento HL-LHC definirà ancora di più le proprietà del bosone di Higgs e misurerà in modo più preciso il modo in cui viene prodotto, come interagisce con altre particelle e come si scompone. Secondo il CERN, l'alta luminosità produrrà 15 milioni di bosoni di Higgs all'anno invece dei 3 milioni registrati nel 2017. Per aumentare la luminosità, gli scienziati comprimono i fasci di particelle nei quattro punti di schianto nell'LHC il che consente di generare un campo magnetico più potente della convenzionale lega di niobio-titanio. Saranno anche installate sedici “caverne-granchio” per inclinare le travi prima dell'incontro e aumentare così le probabilità di collisioni. In tutto più di 1,2 chilometri della macchina attuale dovranno essere sostituiti da componenti high-tech. Sia in Svizzera che in Francia sono state avviate le opere civili per costruire nuovi edifici, scavare pozzi, caverne e gallerie sotterranee. Tutte le opere costeranno un miliardo di euro. Sono al momento una trentina di istituzioni di 13 Paesi che collaborano al progetto. Durante la realizzazione di queste opere civili l'LHC continuerà a funzionare. Sono previste due interruzioni (2019-2020 e 2024-2026) per le installazioni tecniche e le attività di manutenzione.
