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Il tunnel dell'High-Luminosity Large Hadron Collider del CERN, la macchina più potente della fisica

Nel 2036 il CERN inaugurerà il Run 5 dell'High-Luminosity Large Hadron Collider, equipaggiato con nuovi magneti quadrupolari superconduttori e crab-cavities. La luminosità aumenterà fino a 7,5 volte il valore nominale, generando 15 milioni di bosoni di Higgs all'anno. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO

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Il potenziamento tecnico dell'HL-LHC
L'High-Luminosity LHC è il risultato di un ambizioso programma di aggiornamento avviato dopo la scoperta del bosone di Higgs nel 2012. I lavori richiedono l'installazione di nuovi magneti quadrupolari superconduttori in niobio-stagno, più potenti di quelli attuali, e delle crab-cavities, cavità a radiofrequenza che ottimizzano la forma del fascio di protoni al punto di collisione.

Insieme, questi aggiornamenti permetteranno di aumentare la luminosità integrata, cioè il numero totale di collisioni, di un fattore compreso tra 5 e 7,5 rispetto al progetto originale. Il Run 5 del 2036 segnerà l'inaugurazione ufficiale della macchina potenziata, aprendo una nuova stagione scientifica senza precedenti.

L'impatto scientifico: bosoni di Higgs e nuova fisica
Con il Run 5 dell'HL-LHC il CERN prevede di raccogliere dati senza precedenti: almeno 15 milioni di bosoni di Higgs prodotti ogni anno, contro i circa 3 milioni del periodo 2015-2018. Questa abbondanza permetterà di misurare con estrema precisione le proprietà del bosone, verificando se si comporta esattamente come previsto dal Modello Standard.

I fisici sperano soprattutto di osservare processi ultra-rari, come il decadimento del bosone di Higgs in quark charm o la produzione di coppie di bosoni di Higgs, fenomeni mai osservati sperimentalmente che potrebbero aprire finestre su teorie oltre il Modello Standard, tra cui la supersimmetria.

La ricerca della materia oscura e dell'asimmetria barionica
La materia oscura, che costituisce circa il 27% dell'energia dell'universo, non è ancora stata rilevata direttamente in nessun esperimento: l'alta luminosità del Run 5 potrebbe finalmente produrre particelle supersimmetriche o altri candidati esotici che ne rivelino la natura fondamentale.

L'asimmetria barionica, cioè la prevalenza della materia sull'antimateria nell'universo osservabile, è un'altra delle questioni aperte. Misure precise della violazione CP nei decadimenti dei mesoni B e di altri sistemi potrebbero fornire indizi cruciali sui meccanismi che, nell'universo primordiale, hanno favorito la materia sull'antimateria.

Il Run 5 dell'HL-LHC segnerà l'inizio di una nuova era nella fisica delle particelle: armati di una macchina senza precedenti e di strumenti di analisi potenziati dall'intelligenza artificiale, i fisici del CERN si apprestano a interrogare la materia alle sue fondamenta, cercando risposte alle domande più antiche che l'umanità abbia mai posto sull'universo.

 

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