Ricostruzione del tunnel sotterraneo del Future Circular Collider del CERN
Mentre il Large Hadron Collider si avvia verso i suoi limiti operativi, il CERN getta le basi per il Future Circular Collider (FCC). Un progetto ciclopico che prevede un anello sotterraneo di 90 km per indagare i misteri della materia oscura e spingere la fisica delle alte energie verso nuove frontiere. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO
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I Limiti del Modello Standard e l'LHC
Mentre l'esplorazione spaziale e ottica indaga il cosmo su scala macroscopica, la fisica delle alte energie sonda i fondamenti quantistici della materia. L'attuale Large Hadron Collider (LHC) del CERN ha raggiunto l'apice del suo ciclo teorico primario con la storica scoperta del bosone di Higgs nel 2012. Questa particella, che determina il meccanismo tramite cui le particelle elementari hanno acquisito massa nei primi nanosecondi dopo il Big Bang permettendo la formazione di atomi e strutture cosmiche, possiede proprietà le cui implicazioni dettano interrogativi inesplorati sul destino dell'Universo. Tuttavia, per indagare i fenomeni che risiedono oltre i confini del Modello Standard come l'asimmetria tra materia e antimateria e la natura impalpabile della materia oscura capacità collisionali dell'LHC sono destinate a divenire insufficienti verso la fine delle sue operazioni nel 2041. A tal fine, seguendo le direttive strategiche della European Strategy for Particle Physics (ESPP) del 2020, il CERN ha avviato uno studio di fattibilità approfondito per il Future Circular Collider (FCC).
Il Progetto del Future Circular Collider
Questo ciclopico progetto ingegneristico, il cui rapporto di fattibilità completato non ha rilevato ostacoli insormontabili, prevede l'escavazione di un nuovo anello sotterraneo di 90,7 chilometri di circonferenza (il layout ottimizzato denominato PA31), situato a profondità variabili tra 100 e 400 metri sotto il livello del suolo al confine franco-svizzero. Da un punto di vista strettamente inerente l'ingegneria civile, si tratterà del più grande progetto di tunnel globale mai intrapreso, progettato per sottopassare le morene del Lago di Ginevra e aggirare il massiccio calcareo del Mont Salève. L'analisi geologica preventiva ha individuato uno strato di roccia molassa, un materiale tenero e generalmente impermeabile, che risulta ideale per l'avanzamento rapido e a basso rischio di un contingente composto da un massimo di otto fresatrici meccaniche a piena sezione (Tunnel Boring Machines, TBM) capaci di operare lo scavo e l'installazione del rivestimento in un singolo passaggio.
Sfide Logistiche e Ambientali
Tuttavia, l'infrastruttura dovrà ineluttabilmente intersecare circa 9 chilometri di formazioni calcaree complesse, imponendo l'utilizzo di metodologie di perforazione ed esplosione controllata (drill-and-blast). Le operazioni di scavo genereranno un colossale volume di inerti stimato in 8,5 milioni di metri cubi (su 6 milioni scavati originariamente), sollevando imponenti sfide di mitigazione logistica in accordo col principio europeo "avoid-reduce-compensate". L'architettura scientifica del FCC si svilupperà riutilizzando sapientemente parte dell'infrastruttura preesistente del CERN, come il sito di superficie LHC Point 8 a Ferney-Voltaire e il complesso di iniettori di Prévessin, per minimizzare l'impronta ambientale in superficie a sole otto sedi fisiche.
Due Fasi Operative per un Nuovo Orizzonte Il programma operativo si articolerà in due fasi distinte e sequenziali: la prima fase (FCC-ee) funzionerà come collisionatore elettrone-positrone, fungendo da fabbrica del bosone di Higgs per misurazioni elettrodeboli di precisione. La seconda fase (FCC-hh), prevista per i decenni successivi, utilizzerà un collisionatore protone-protone capace di raggiungere energie di 100 TeV, diventando una macchina di frontiera assoluta. La realizzazione di questo impianto, le cui prime indagini sismiche e trivellazioni preparatorie inizieranno nel 2024-2025, richiederà lo sviluppo di nuove classi di magneti superconduttori e detector, spingendo la capacità umana di indagine al limite teorico della metallurgia e dell'elettromagnetismo del XXI secolo.
