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giovedì, Agosto 11, 2022
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Scienza, il “Moun Collider” punto di svolta in studio della fisica delle particelle

Uno dei punti futuri per la ricerca delle particelle elementari sembra essere quello della creazione di un adeguato Muon Collider, o acceleratore di muoni. Di ciò parla la rivista Nature Physics, e viene riportato anche come diversi scienziati stiano creando una collaborazione internazionale che vede coinvolta pure l’Italia, grazie all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Per fare ciò risulterà fondamentale lo studio dell’insieme di macchine acceleratrici e dell’apparato sperimentale di rivelazione, dando vita ad apparecchiature tecnologiche adeguate a compiti di tale complessità, che superano al momento gli strumenti in nostro possesso. Il tutto dovrebbe dare vita ad un “Conceptual Design Report” da mostrare al prossimo aggiornamento, datato 2027, della Strategia Europea della Fisica delle Particelle.

L’acceleratore di muoni è forse il meno costoso ma il più difficile da realizzare di tutti gli acceleratori che sono stati proposti alla Strategia Europea della Fisica delle Particelle”, ha detto Lucio Rossi, capo del gruppo INFN-Accelerator: “Questo è precisamente il motivo per cui è così eccitante per gli scienziati e gli ingegneri degli acceleratori che amano nuove sfide e aprono nuovi percorsi”.

L’obiettivo è quello di cambiare la ricerca in maniera radicale, facendo scontrare i muoni, particelle 200 volte più pesanti degli elettroni, con questi ultimi e i protoni in macchinari circolari ad alte cariche di energia, nell’ordine dei multi-TeraElettronvolt, superando il Large Hadron Collider, che usa protoni. A questo scopo, nel giugno scorso, è stato suggerito dalla Strategia Europea della Fisica delle Particelle di costituire questo soggetto internazionale, dopo varie ricerche che hanno portato a risultati sorprendenti, come quello di LEMMA – concepita dai Laboratori Nazionali di Frascati (LNF) dell’INFN –.

Tuttavia, ci sono dei problemi legati ai muoni: in primis la loro bassa vita media, che costringe a dover agire rapidamente su di essi, poi i forti rumori provocati da essi, che spingono a costruire un nuovo tipo d’interfaccia macchina-rivelatore.

“La comunità italiana ha da subito partecipato attivamente a tutti gli studi che hanno permesso di ottenere la recente raccomandazione della Strategia Europea. L’idea innovativa LEMMA sviluppata ai LNF, di una sorgente di muoni prodotti da un fascio di positroni ha stimolato nuovamente l’interesse in Italia ed in Europa”, dichiara Nadia Pastrone, ricercatrice del Sezione INFN di Torino e responsabile nazionale del progetto Muon Collide, che continua: “Oggi siamo fortemente coinvolti nella collaborazione internazionale con un centinaio di fisici ed ingegneri di 13 Sezioni INFN impegnati sugli studi di fisica, sugli sviluppi dei rivelatori e sulla comprensione del fondo di macchina”.

Negli Stati Uniti, inoltre, nell’alveo del progetto d’aggiornamento della Strategia della fisica delle alte energie “SnowMass” è stato messo in campo un Muon Collider Forum.

“Grazie alla collaborazione con i colleghi americani si portano avanti gli studi sul futuro Muon collider”, afferma Donatella Lucchesi, professoressa dell’Università di Padova e ricercatrice INFN: “Sfruttando le infrastrutture di calcolo INFN è stato possibile sviluppare la simulazione dettagliata del rivelatore e di alcuni processi-chiave di fisica, come i decadimenti del bosone di Higgs, e dimostrare che i risultati attesi sono molto competitivi”.

Foto INFN – Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

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