Il prossimo acceleratore del CERN sarà lungo il triplo di LHC

Non contenti del loro acceleratore di particelle—il Large Hadron Collider (LHC)—lungo 27 chilometri, i ricercatori del CERN ne vogliono costruire uno nuovo, un bestione che avrà una circonferenza di 80-100 chilometri.

Il centro di ricerca sta progettando l'ambizioso successore di LHC nell'ambito del programma internazionale Future Circular Colliders (FCC), che prenderà il via questa settimana con una serie di incontri a Ginevra.

L'idea è costruire acceleratori di particelle con lo stesso design dell'attuale LHC ma più potenti—molto più potenti. Quelli del CERN dicono che stanno pensando a “un acceleratore capace di raggiungere energie senza precedenti, dell'ordine di 100 TeV.” Oggi, l'energia massima che LHC può raggiungere è di 14 TeV (Teraelettronvolt).

Un acceleratore più potente potrebbe portare a nuove scoperte in diversi campi di ricerca della fisica delle particelle, inclusi il Bosone di Higgs, la materia oscura, e la supersimmetria. Ma non aspettatevi delle risposte in tempi brevi, perché non si sa ancora quando, o addirittura se, ne vedremo mai uno ultimato. Dal CERN fanno notare che LHC è stato progettato negli anni Ottanta ma è entrato in funzione solo nel 2008. Insistono sul fatto che, per adesso, la priorità è un LHC ad “Alta Luminosità (HL),” una configurazione aggiornata dell'acceleratore, prevista per il 2024, che aumenterà di dieci volte il numero di collisioni possibili.

La proposta per il nuovo acceleratore di forma circolare prende il nome di Triple Large Electron-Positron Collider (TLEP), e prevede la creazione di un tunnel lungo 80 chilometri. “Di fatto, il TLEP saranno due macchine in una,” spiegano in un video i ricercatori. “Il primo passo di questo collisore, TLEP, sarà misurare il coupling, una delle proprietà del bosone di Higgs, a [un nuovo livello di] precisione,” dicono. “L'altro sarà definire i parametri elettrodeboli della teoria.”

John Ellis del Kings College di Londra riassume così la questione: “queste misurazioni potrebbero essere sensibili ad alcune particelle invisibili per LHC.” In soldoni: potrebbe scoprire nuove cose importanti per la nostra comprensione della fisica.

Ma non tutti sono d'accordo con l'idea di costruire un altro enorme acceleratore circolare. Il programma FCC sarà sviluppato in parallelo a un altro, in cantiere da anni, cioè il Compact Linear Collider (CLIC). Questo progetto prevede una configurazione lineare, e sfrutterebbe una tecnologia di accelerazione diversa da quella in uso oggi. Physics World spiega che un acceleratore lineare potrebbe “studiare il bosone di Higgs in modo più dettagliato grazie alle collisioni ‘pulite’ che derivano dall'impatto di elettroni e positroni, al contrario degli scontri tra soli protoni.”

Entrambi gli approcci saranno presi in esame durante il prossimo aggiornamento delle European Strategy del CERN, tra quattro o cinque anni. Come spiega Sergio Bertolucci, direttore del settore Research and Computing, le ricerche in corso su LHC potrebbero aiutare a prendere una decisione. “I prossimi risultati in arrivo da LHC saranno cruciali per decidere quale linea di ricerca seguire in futuro e quale sarà la tipologia di acceleratore più adatta per rispondere alle nuove domande che presto ci porremo.”