Il futuro della fisica: le nuove proposte per il successore dell’acceleratore Lhc

L’attenzione della comunità scientifica internazionale è attualmente rivolta a un tema di fondamentale importanza nel campo della fisica delle particelle: il futuro dell’acceleratore di particelle più grande del mondo, il Large Hadron Collider (LHC) del Cern di Ginevra. Considerato un capolavoro della tecnologia e della ricerca scientifica, l’LHC ha rivoluzionato la nostra comprensione dell’universo dal suo avvio nel 2008, portando a scoperte significative, tra cui la celebre scoperta del bosone di Higgs nel 2012. Tuttavia, con l’operatività dell’LHC prevista fino al 2041 e un’importante fase di potenziamento in programma per il 2026, che comporterà una fermata di circa tre anni, è tempo di iniziare a esplorare le possibilità per il suo successore.

L’Italia gioca un ruolo cruciale in questo scenario attraverso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), che sta collaborando attivamente con il Cern per valutare le diverse proposte emerse. L’incontro europeo sulla fisica delle particelle, recentemente organizzato a Venezia dall’INFN con il supporto del Cern, ha fornito un’importante piattaforma di discussione per i fisici di tutta Europa, i quali stanno esaminando le varie opzioni per il futuro della ricerca in fisica delle particelle.

le proposte per il futuro acceleratore

Secondo Gianluigi Arduini, fisico del Cern e coordinatore del gruppo incaricato di valutare le proposte, il Future Circular Collider (FCC) si profila come una delle opzioni più promettenti. Questo nuovo acceleratore avrebbe una circonferenza di circa 90 chilometri, ben oltre il triplo dell’LHC, e sarebbe progettato per operare in due fasi distinte:

1. Prima fase: collisione di elettroni e positroni, le antiparticelle degli elettroni, prevista per la seconda metà del secolo.
2. Seconda fase: trasformazione dell’acceleratore in un collisore protoni-protoni, che potrebbe prendere forma intorno al 2070.

Questa visione a lungo termine sottolinea l’importanza di pianificare con attenzione il futuro della fisica delle particelle, considerando le enormi implicazioni scientifiche e tecnologiche di tali progetti.

sfide ingegneristiche e costi

La costruzione dell’FCC sarebbe situata a una notevole profondità di circa 200 metri, tra Francia e Svizzera, il che pone anche sfide ingegneristiche significative. Recentemente, è stato completato uno studio di fattibilità per il progetto, con un costo stimato per la prima fase di circa 15 miliardi di franchi svizzeri. Questo investimento rappresenta non solo un impegno finanziario, ma anche un’opportunità per spingere ulteriormente i confini della nostra comprensione dell’universo.

Oltre all’FCC, sono emerse altre proposte che prevedono l’uso di acceleratori di particelle non circolari, ma lineari. Arduini ha indicato che ci sono almeno due opzioni di questo tipo in discussione. Gli acceleratori lineari potrebbero ridurre la perdita di energia delle particelle, un fenomeno che si verifica negli acceleratori circolari, ma presentano anche alcune limitazioni significative. Ad esempio:

1. I collider lineari possono generare un solo evento di collisione alla volta.
2. Gli acceleratori circolari possono gestire più esperimenti simultaneamente, ospitando fino a quattro esperimenti che raccolgono dati in parallelo.

il futuro della fisica delle particelle

Queste considerazioni tecniche sono fondamentali nel determinare quale sarà il futuro della fisica delle particelle nei prossimi decenni. Indipendentemente dalla scelta finale, il successore dell’LHC avrà un ruolo cruciale nella ricerca scientifica. Arduini ha sottolineato l’importanza di approfondire lo studio del bosone di Higgs, per comprendere come si comporta in diverse condizioni e situazioni. Questa è una delle chiavi per svelare i misteri dell’universo, poiché il Modello Standard, la teoria di riferimento della fisica moderna, è noto per avere delle lacune.

In questo contesto, il futuro acceleratore avrà anche il compito di cercare eventuali segni di nuova fisica, ossia fenomeni e particelle che non sono stati ancora scoperti o spiegati dalle attuali teorie. L’aspettativa è che le nuove scoperte possano non solo confermare o mettere in discussione il Modello Standard, ma anche aprire le porte a una comprensione più profonda delle forze fondamentali che governano l’universo.

La comunità scientifica si prepara, quindi, a intraprendere un viaggio complesso e affascinante verso il futuro della fisica delle particelle. Con ogni proposta che viene esaminata e discussa, si delinea un panorama di possibilità che potrebbe cambiare radicalmente la nostra comprensione della materia e delle forze che plasmano il nostro universo. A prescindere dalla direzione che prenderanno questi sforzi, è chiaro che la ricerca in fisica delle particelle rimarrà uno dei campi più entusiasmanti e innovativi della scienza nei prossimi decenni. La strada è lunga e piena di sfide, ma le ricompense potrebbero rivelarsi straordinarie.