Vista dell’esperimento ATLAS
Non è un addio, è solo un arrivederci. Ultimo giorno di funzionamento per il Large Hadron Collider (LHC) al CERN di Ginevra. Il più grande acceleratore di particelle mai costruito oggi viene spento, per consentire l’upgrade che lo porterà, nel 2015, a raddoppiare la potenza con cui fa scontrare tra di loro i protoni al suo interno.
Non appena la macchina smetterà di funzionare, centinaia di tecnici si metteranno al lavoro per correggere i problemi (emersi nel 2008 al momento dell’inaugurazione) che finora hanno impedito a LHC di lavorare al massimo della sua potenza teorica: in particolare le saldature delle linee elettriche che portano la corrente ai magneti e le valvole di sfiato dell’elio. Tutte le saldature verranno rifatte e verrà aggiunta, in ogni giuntura, una guaina in rame. Mentre il diametro delle circa 2000 valvole sarà allargato di circa una volta e mezzo. Ma gli upgrade riguarderanno anche il software: verranno sostituiti e potenziati i computer che analizzano i fiumi di dati prodotti dalle collisioni all’interno dell’acceleratore. Se tutto va come deve, all’inizio del 2015 la macchina tornerà in funzione con una potenza di 14 Teraelettronvolt, il doppio di quella raggiunta finora. E sarà pronta ad aprire finestre su una nuova fisica.
Non si può dire però che lavorando a “mezzo servizio” (ovvero a 7 TeV) come ha fatto negli ultimi due anni, LHC se la sia cavata male. Ha permesso agli esperimenti ATLAS e CMS di scoprire il bosone di Higgs, che era e resta l’obiettivo principale per cui è stata costruita questa macchina. E in realtà i fisici hanno solo scalfito la montagna di dati che LHC ha raccolto in questi due anni. Lo spegnimento dell’acceleratore non coinciderà affatto con una vacanza per il personale degli esperimenti: tutti, dai responsabili fino agli studenti di dottorato, si butteranno ora ad analizzare gli eventi registrati da LHC negli anni passati. Prima di tutto per raffinare l’analisi della nuova particella, su cui restano ancora molti punti interrogativi. Per prima cosa, dovranno cercare di determinare con certezza il suo spin (una delle proprietà intrinseche delle particelle elementari, che nel caso del bosone di Higgs dovrebbe avere valore 0), finire di determinare la sua massa e studiare il suo comportamento. “Le collaborazioni degli esperimenti di LHC pubblicano già al ritmo di 200 lavori l’anno, e nei prossimi due o tre mesi avranno ancora pane per i loro denti, in particolare dovranno rianalizzare tutta la statistica su Higgs e riusciranno presto a migliorare l’errore sistematico” spiega Fernando Ferroni, presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) che coordina il grande impegno degli scienziati italiani su LHC.
Ferroni tiene a ricordare che, se gli esperimenti CMS e ATLAS hanno attirato su di sé tutta l’attenzione quando hanno annunciato la scoperta di Higgs, non sono gli unici in corso su LHC. L’esperimento ALICE ha pubblicato risultati fondamentali l’anno scorso sulle collisioni tra nuclei pesanti: anche in questo caso, ora resta da analizzarli meglio e trarne conclusioni. Anche LHCb, che cerca di capire perché l’Universo abbia così tanta materia e così poca materia, ha raggiunto i suoi obiettivi e completato misure importanti. Ora dovrà rianalizzarle, e capire come maneggiare dati in cui compaiono molti più eventi di quanto i ricercatori si aspettassero. Infatti, LHC ha funzionato così bene nei primi due anni da superare le aspettative del team.
Ma i dati di LHC potrebbero contenere anche altre sorprese, ricorda Ferroni. “Mi aspetto che i diversi team lavoreranno con grande energia ai problemi della supersimmetria a cui finora non hanno dedicato la massima attenzione perché il bosone di Higgs era la priorità”. La supersimmetria è la teoria che vuole che a ogni fermione (le particelle che sono i costituenti fondamentali della materia) corrisponda un bosone (le particelle che veicolano le forze), e viceversa. Se verificata, la teoria porterebbe alla scoperta di una piccola folla di particelle ancora sconosciute, e risolverebbe alcuni dei problemi del Modello Standard della fisica delle particelle. Ma se ci sono, quelle particelle misteriose si osservano solo a energie altissime, finora solo scalfite da LHC. “”Ormai è evidente che le manifestazioni più evidenti della supersimmetria non ci sono, altrimenti le avremmo già viste. Ma la fantasia non manca (negli esperimenti, ndr), quella è la ricerca fondamentale e lì c’è tutta la nuova fisica” ricorda Ferroni, “. Ed è su quello che si concentrerà la caccia quando LHC tornerà con il doppio della potenza.