Ha preso avvio il 5 luglio scorso il nuovo periodo di presa dati, chiamato Run3, per gli esperimenti condotti presso l’acceleratore di particelle più potente al mondo: il Large Hadron Collider(LHC)del CERN. LHC funzionerà 24 ore su 24 per quasi quattro anni con un’energia record di 13,6 TeV, fornendo una precisione e un potenziale di scoperta mai raggiunti prima.
L’avvio del Run3, trasmesso in diretta dal CERN, arriva dopo oltre tre anni di lavori di aggiornamento e manutenzione: un periodo, questo – denominato Long Shutdown 2 – durante il quale sono stati realizzati molti interventi volti a mettere a regime l’acceleratore, portandolo al nuovo record di energia.
Grazie agli interventi effettuati, i ricercatori potranno ora osservare fenomeni precedentemente inaccessibili e migliorare la precisione di misurazione di molti processi noti, affrontando questioni fondamentali, come l’origine dell’asimmetria tra materia e antimateria nell’universo.
“Durante il Long Shutdown 2, non è stato potenziato solo LHC” – ha spiegato Roberto Tenchini, presidente della Commissione Scientifica Nazionale dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare(INFN) per la fisica delle particelle – “anche i quattro grandi esperimenti hanno subito importanti aggiornamenti dei loro sistemi di lettura e selezione dei dati, con nuovi sistemi di rilevamento e infrastrutture informatiche, per fornire la massima efficienza alle nuove condizioni”.
I quattro grandi esperimenti di Large Hadron Collider – CMS, ATLAS, LHCb e ALICE – sono realizzati da importanti collaborazioni, a cui l’Italia partecipa con contributi rilevanti,sotto il coordinamento dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
CMS (Compact Muon Solenoid) – e ATLAS sono i due principali rilevatori di particelle di LHC. Pur condividendo gli stessi obiettivi scientifici – dallo studio del Modello Standard alla ricerca di dimensioni extra e di particelle che potrebbero comporre la materia oscura – utilizzano diverse soluzioni tecnologiche.
“I principali interventi di aggiornamento su CMS svolti durante il secondo Long Shutdown hanno riguardato molte delle componenti principali dell’esperimento” ha illustrato Lucia Silvestris, responsabile nazionale INFN di CMS. “Un’attività portata a termine entro i tempi previsti anche grazie al decisivo contributo dei ricercatori INFN che fanno parte della collaborazione, e che, unitamente all’aumento dei campioni di dati e alla maggiore energia di collisione che sarà raggiunta con il Run 3, amplierà ulteriormente il già molto diversificato programma di fisica di CMS. Gli obiettivi dell’esperimento spazieranno infatti dallo studio del settore di Higgs, alle misure di precisione di grandezze del modello standard, come la massa del bosone W e del quark top, fino alla ricerca di nuove particelle o di anomalie nel settore della fisica del mesone B”.
“Confermando la tradizione che lo ha visto in prima linea nella realizzazione dell’esperimento e nella scoperta del bosone di Higgs, l’INFN, che partecipa alla collaborazione ATLAS con ben 14 gruppi diversi provenienti dalle proprie sezioni e dai propri laboratori e con molti giovani ricercatori, può essere senz’altro annoverato tra i protagonisti dell’intenso lavoro che ha contraddistinto l’appena conclusa fase di upgrade del rivelatore. Una partecipazione che proseguirà ovviamente anche nel nuovo periodo di presa dati, che avrà tra i suoi più interessanti obiettivi quello dello studio dettagliato delle proprietà dell’Higgs, e in particolare dei meccanismi attraverso i quali esso si accoppia sia con le altre particelle che con sé stesso”, ha spiegato Stefano Giagu, responsabile nazionale INFN di ATLAS.
Importanti sono stati anche gli interventi condotti sugli esperimenti LHCb e ALICE.
“LHCb, dove b sta per beauty, è un esperimento dedicato alla ricerca della “bellezza” di un quark molto particolare, chiamato appunto beauty”, ha raccontato Vincenzo Vagnoni, responsabile nazionale INFN di LHCb. “Questo quark ha delle peculiarità che lo rendono particolarmente utile per studiare con precisione le differenze di comportamento tra materia e antimateria, tra quark beauty e antiquark beauty. L’esperimento nella sua prima vita ha già realizzato le misure più precise al mondo di queste differenze, consentendo alla collaborazione LHCb, composta da circa 1500 scienziati da tutto il mondo, di cui il 16% dell’INFN, di pubblicare più di 600 articoli scientifici. Ora l’esperimento inizia una seconda nuova vita, con un rivelatore completamente ristrutturato e con una capacità di acquisire e analizzare dati potenziata di un ordine di grandezza. Il rivelatore acquisirà dati per svariati anni, e la collaborazione LHCb sta già pensando a come ammodernare la tecnologia per produrre un ulteriore miglioramento negli anni 2030, in quella che sarà la terza vita di LHCb”.
“In questi tre anni e mezzo di pausa il grande rivelatore ALICE, che studia in particolare stati della materia primordiale, ha cambiato volto”, ha aggiunto Massimo Masera, responsabile nazionale INFN di ALICE. “Alcuni rivelatori sono del tutto nuovi e tutti gli altri sono stati adattati alle condizioni di presa dati previste per il Run 3 di LHC. Grazie a questo importante upgrade ALICE sarà in grado di condurre misure di precisione su una grande mole di dati. La comunità INFN ha lavorato duramente e bene per arrivare puntuale a questo momento, nonostante le difficoltà degli ultimi due anni, e possiamo affermare con grande soddisfazione che l’esperimento è pronto per le nuove sfide che lo attendono”.
Anche gli esperimenti più piccoli TOTEM, LHCf, MoEDAL con il suo nuovissimo sottorilevatore MAPP, e gli esperimenti FASER e SND@LHC installati di recente sono pronti a esplorare i fenomeni nell’ambito e al di là del Modello Standard, dai monopoli magnetici ai neutrini e ai raggi cosmici. È iniziata così una nuova stagione per la fisica, con in serbo un programma scientifico estremamente ricco e promettente.
