Il Large Hadron Collider (LHC) sta ottenendo un grande impulso alle sue prestazioni. Sfortunatamente, per i fan della fisica innovativa, il lavoro deve essere chiuso per due anni. Ma una volta eseguito il backup, le sue capacità avanzate lo renderanno ancora più potente.
L'essenza del Large Hadron Collider è quella di accelerare le particelle e quindi dirigerle a scontrarsi nelle camere. Le telecamere e i rivelatori vengono addestrati su queste collisioni e i risultati vengono monitorati nei minimi dettagli. Si tratta di scoprire nuove particelle e nuove reazioni tra le particelle e osservare come le particelle si deteriorano.
Questo arresto è chiamato Long Shutdown 2 (LS2.) Il primo arresto è stato LS1, e si è verificato tra il 2013 e il 2015. Durante LS1 la potenza del collider è stata migliorata, così come le sue capacità di rilevamento. Lo stesso accadrà durante LS2, quando gli ingegneri rafforzeranno e aggiorneranno l'intero complesso dell'acceleratore e i rivelatori. Il lavoro è in preparazione per il prossimo ciclo di LHC, che inizierà nel 2021. È anche in preparazione per un progetto chiamato High-Luminosity LHC (HL-LHC), che inizierà nel 2025.
La serie di esperimenti condotti tra LS1 e LS2 è chiamata la seconda serie ed è andata dal 2015 al 2018. Quella serie ha prodotto risultati impressionanti e un sacco di dati ancora da elaborare. Secondo il CERN, la seconda serie ha prodotto 16 milioni di miliardi di collisioni protone-protone con un'energia di 13 TeV (tera-elettroni volt) e grandi set di dati per collisioni di piombo con un'energia di 5,02 TeV. Ciò significa che esiste un equivalente di 1.000 anni di streaming video 24 ore su 24, 7 giorni su 7, archiviato nell'archivio dati del CERN.
"La seconda serie dell'LHC è stata impressionante ..." - Frédérick Bordry, direttore del CERN per gli acceleratori e la tecnologia.
L'enorme cache di dati degli esperimenti durante la seconda manche di LHC sminuisce i dati della prima manche, ed è tutto perché il livello di energia del collettore è stato quasi raddoppiato a 13 TeV. Diventa sempre più difficile aumentare il livello di energia di un collettore, e questo secondo arresto vedrà l'energia aumentata da 13 TeV a 14 TeV.
"La seconda serie di LHC è stata impressionante, in quanto siamo riusciti a raggiungere ben oltre i nostri obiettivi e aspettative, producendo cinque volte più dati rispetto alla prima serie, con un'energia senza precedenti di 13 TeV", ha affermato Frédérick Bordry, direttore degli acceleratori del CERN e tecnologia. "Con questo secondo lungo arresto a partire da ora, prepareremo la macchina per ancora più collisioni con l'energia di progettazione di 14 TeV."
Ad ogni modo, l'LHC è stato un successo. Per diversi decenni, l'esistenza del bosone di Higgs e del campo di Higgs è stata la questione centrale in fisica. Ma la tecnologia e l'ingegneria richieste per costruire un collider abbastanza potente da scoprire che semplicemente non erano disponibili. La costruzione dell'LHC ha reso possibile la scoperta del bosone di Higgs nel 2012.
"Il bosone di Higgs è una particella speciale ..." - Fabiola Gianotti, direttore generale del CERN.
"Oltre a molti altri meravigliosi risultati, negli ultimi anni gli esperimenti LHC hanno compiuto enormi progressi nella comprensione delle proprietà del bosone di Higgs", aggiunge Fabiola Gianotti, direttore generale del CERN. “Il bosone di Higgs è una particella speciale, molto diversa dalle altre particelle elementari osservate finora; le sue proprietà possono darci indicazioni utili sulla fisica al di là del modello standard. "
La scoperta del bosone di Higgs a lungo teorizzato è il coronamento dell'LHC, ma non è l'unico. Molte parti del Modello standard di fisica erano difficili da testare prima della costruzione dell'LHC. Centinaia di articoli scientifici sono stati pubblicati sui risultati dell'LHC e sono state scoperte alcune nuove particelle, tra cui i pentaquark esotici e una nuova particella con due quark pesanti, denominata "Xicc ++".
Dopo gli aggiornamenti in LS2, inizierà la terza corsa. Uno dei progetti della terza serie è il progetto High-Luminosity LHC (HL-LHC). La luminosità è una delle due considerazioni principali nei collider. La prima è la tensione, che viene migliorata da 13 TeV a 14 TeV durante LS2. L'altro è la luminosità.
La luminosità significa un numero maggiore di collisioni e, quindi, più dati. Poiché molte delle cose che i fisici vogliono osservare sono molto rare, un numero maggiore di collisioni aumenta le probabilità di vederle. Nel 2017, l'LHC ha prodotto circa tre milioni di bosoni di Higgs all'anno, mentre l'LHC ad alta luminosità produrrà almeno 15 milioni di bosoni di Higgs all'anno. Questo è importante perché, sebbene sia stato un grande risultato rilevare il bosone di Higgs, ci sono ancora molti fisici che non conoscono la particella sfuggente. Quintuplicando il numero di bosoni di Higgs prodotti, i fisici impareranno molto.
"La ricca raccolta della seconda serie consente ai ricercatori di cercare processi molto rari." - Eckhard Elsen, direttore per la ricerca e l'informatica al CERN.
Tutti i dati memorizzati al CERN dalla seconda manche dell'LHC significheranno che i fisici saranno impegnati durante l'LS2. Potrebbero esserci cose nascoste in quell'enorme raccolta di dati che nessuno ha ancora visto. Non ci sarà riposo per l'entusiasta esercito di fisici delle particelle dell'umanità.
"La ricca raccolta della seconda serie consente ai ricercatori di cercare processi molto rari", ha affermato Eckhard Elsen, direttore per la ricerca e l'informatica presso il CERN. "Saranno impegnati durante l'arresto esaminando l'enorme campione di dati per possibili firme di nuova fisica che non hanno avuto la possibilità di emergere dal contributo dominante dei processi del modello standard. Questo ci guiderà nell'HL-LHC quando il campione di dati aumenterà di un altro ordine di grandezza. "
- CERN Press Release: LHC si prepara per i nuovi traguardi
- Comunicato stampa del CERN: l'esperimento LHCb del CERN riporta l'osservazione di particelle di pentaquark esotiche
- Comunicato stampa CERN: l'esperimento LHCb è incantato per annunciare l'osservazione di una nuova particella con due quark pesanti
- Pagina Web del CERN: LHC ad alta luminosità
- Comunicato stampa CERN: LHC: una macchina più forte
- Voce di Wikipedia: bosone di Higgs
- Pagina Web del CERN: il modello standard
