Fisica delle particelle | Unife per la ripartenza dell’LHC del CERN di Ginevra

Martedì 5 luglio alle ore 16.47, dopo uno stop di oltre tre anni, i fasci di protoni del Large Hadron Collider (LHC) del CERN sono tornati a scontrarsi. E lo hanno fatto a un’energia di record di 13.6 TeV.

La ripartenza dell’esperimento LHCb è anche merito del lavoro svolto da Professoresse e Professori dell’Università di Ferrara Roberto Calabrese, Massimiliano Fiorini, Eleonora Luppi, Luciano Pappalardo e Luca Tomassetti, dai ricercatori e tecnologi della Sezione dell’INFN di Ferrara Mirco Andreotti, Wander Baldini, Concezio Bozzi, Angelo Cotta Ramusino, Stefania Vecchi, dagli assegnisti Carmen Giugliano, Marco Guarise, Benedetto Siddi, dai dottorandi Edoardo Franzoso, Sofia Kotriakhova, Shinichi Okamura, Barbara Passalacqua, Ben Couturier e da studentesse e studenti dell’Università di Ferrara.

Un'immagine della collaborazione scattata durante l’ultimo meeting al CERN

Il contributo ferrarese ha permesso il completo rinnovamento dell’esperimento LHCb con lo scopo di aumentare la velocità di acquisizione dei dati di un fattore dieci, arrivando a 40 milioni di acquisizioni al secondo.

Il gruppo ha preso parte alla costruzione del rivelatore di muoni e allo sviluppo e costruzione del nuovo rivelatore di luce Cherenkov (RICH) e del sistema a bersaglio fisso (SMOG2). 

Il coinvolgimento dei fisici ferraresi si estende anche agli ambiti di selezione e analisi dati e allo sviluppo di sistemi di calcolo e gestione dei dati.

LHCb

L’esperimento LHCb studia principalmente i decadimenti di particelle contenenti quark di tipo “beauty” ed  è uno dei quattro grandi esperimenti al LHC  situato circa 100 metri sotto terra al confine franco-svizzero.

RICH

Il gruppo di Ferrara ha contribuito al nuovo rivelatore RICH occupandosi dello sviluppo, dei test e della caratterizzazione della nuova elettronica di Front-End e dei nuovi fotorivelatori.

In particolare, a Ferrara sono stati testati e caratterizzati più di 33000 circuiti integrati denominati CLARO, più di 4200 schede per l’elettronica di front-end e più di 1200 celle elementari, che costituiscono gli elementi fondamentali del nuovo rivelatore. 

Superate le procedure di controllo di qualità i singoli componenti sono stati inviati al CERN per essere assemblati e testati nuovamente prima dell’installazione finale al sito di LHCb. Anche in questo caso il gruppo di Ferrara ha preso parte alle attività di installazione e messa in opera. 

A sinistra piano focale del sottorivelatore RICH2. A destra procedura di cablaggio al sito di LHCb

SMOG

Il sistema a bersaglio fisso SMOG2 è stato progettato e realizzato nell’officina meccanica di Ferrara, utilizzando la grande esperienza del gruppo ferrarese e con la collaborazione e supervisione dei Professori Paolo Lenisa, Giuseppe Ciullo e dell’Ingegner Vittore Carassiti. SMOG2 rappresenta un unicum nel panorama di LHC perché grazie ad esso è possibile riprodurre un esperimento a bersaglio fisso producendo delle collisioni tra il fascio di LHC e diversi tipi di gas. Il sistema consentirà di effettuare misure di precisione di sezioni d’urto d’interesse astrofisico e di studiare le interazioni forti mediante collisioni protone-nucleo.

Il nuovo sistema a bersaglio fisso SMOG2, installato vicino al punto di interazione di LHCb

Immagine scattata durante l'installazione del sistema a bersaglio fisso SMOG2

Il commento di  Fabiola Gianotti, direttrice del Centro Europeo per la Ricerca Nucleare (CERN) di Ginevra

Durante il periodo di inattività, noto come Long Shutdown 2 (LS2), l’acceleratore e i principali esperimenti sono stati potenziati.

“È un nuovo capitolo che si apre nella storia del CERN - dichiara Fabiola Gianotti, Direttrice del Centro Europeo per la Ricerca Nucleare (CERN) di Ginevra, dopo la collisione dei fasci di protoni accelerati in LHC - L’energia superiore dei fasci di protoni e il maggior numero di collisioni ci permetterà di affrontare le questioni aperte in fisica fondamentale. Le nuove caratteristiche dell'acceleratore consentiranno una precisione e un potenziale di scoperta mai raggiunti prima sfruttando collisioni di protoni e ioni pesanti all’energia di quasi 14 mila miliardi di elettronvolt. Nello specifico, LHC ha un programma di fisica mirato a comprendere ancora più in dettaglio la natura del bosone di Higgs, fare luce sui misteri di materia ed energia oscura e definire i limiti del Modello Standard, la teoria al momento più affidabile e precisa per spiegare il comportamento delle particelle elementari e delle forze fondamentali a oggi note. L’annuncio di 'fasci stabili' segna quindi la ripartenza di LHC che resterà attivo per i prossimi 4 anni con solo alcuni stop tecnici nei mesi invernali". 

I fisici di Ferrara anche a ICHEP 2022, la più importante conferenza internazionale di fisica delle particelle in corso a Bologna

I fisici ferraresi del  Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università di Ferrara e di INFN Ferrara sono impegnati questa settimana a Bologna nella più importante conferenza internazionale di fisica delle particelle, ICHEP 2022 (International Conference on High Energy Physics), ospitata per la prima volta in Italia

1126 scienziate e scienziati da decine di Paesi per partecipare all’evento in presenza, 297 saranno invece in collegamento da tutto il mondo, 943 le ricerche presentate e 331 i poster dei progetti. La conferenza è organizzata dall’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare con le sue Sezioni di Bologna e Ferrara, assieme al Dipartimento di Fisica e Astronomia Augusto Righi dell’Università di Bologna e al Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Ferrara. 

Saranno tantissimi i giovani che interverranno alla settimana di lavori, dove non mancheranno gli ospiti illustri e i Premi Nobel, come il Direttore Generale del CERN Fabiola Gianotti e il Premio Nobel per la Fisica Takaaki Kajita, che saranno tra i protagonisti delle sessioni plenarie in programma da lunedì 11.

L'iniziativa scientifica ha ricevuto la Medaglia del Presidente della Repubblica: un prestigioso riconoscimento che premia il lavoro svolto dalle sezioni INFN di Bologna e Ferrara nell'organizzare questo grande evento

Per saperne di più

• Comunicato stampa INFN sulla conferenza ICHEP 2022