Hadron Collider (LHC) e HI LUMI - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Il progetto High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC) mira ad aumentare le prestazioni e il potenziale di scoperta dell’acceleratore LHC al CERN oltre il 2029. L’obiettivo è aumentare la luminosità integrata di un fattore 10. La luminosità è un indicatore importante del rendimento di un acceleratore: è proporzionale al numero di collisioni che avvengono in un dato intervallo di tempo. Maggiore è la luminosità, maggiore è la quantità di dati che gli esperimenti possono raccogliere e dunque la probabilità di osservare processi rari. Ma Hi-Lumi rappresenta anche una sfida tecnologica, poiché prevede lo sviluppo di tecnologie di frontiera, non ancora disponibili “sul mercato”. A questa sfida la comunità scientifica internazionale e, in Italia, l’INFN si apprestano già da tempo a rispondere, lavorando in stretta collaborazione con il mondo industriale.

Hi-Lumi, che dovrebbe essere operativo dall’inizio del 2029, aumenterà il numero di collisioni per studiare più in dettaglio i componenti fondamentali della materia, consentendo di approfondire sia meccanismi conosciuti, come il bosone di Higgs, sia nuovi fenomeni rari che potrebbero rivelarsi. Hi-Lumi aumenterà la luminosità integrata di LHC di un fattore 10. Per ottenere questo importante aggiornamento, scienziati e ingegneri stanno ottimizzando molti dei parametri del collisore. Nell’ambito del progetto si stanno sviluppando diverse nuove tecnologie chiave, alcune delle quali completamente innovative.

Magneti dipolari dell'LHC nel tunnel (© CERN, Hertzog, Samuel Joseph)

Prototipo del criostato ad alta luminosità di HiLumi © CERN, M Brice)

In particolare l’Italia, con l’INFN, è impegnata nello sviluppo dei nuovi magneti quadrupoli per gli esperimenti ATLAS e CMS, a cui lavorano ricercatori e tecnici della sezione INFN di Genova, in collaborazione con ASG Superconductors, azienda leader in campo internazionale per i magneti superconduttori, e personale del Laboratorio LASA, il Laboratorio Acceleratori e Superconduttività Applicata dell’INFN e dell’Università Statale di Milano, in collaborazione con SAES RIAL Vacuum, azienda parmigiana fortemente innovativa nei sistemi da vuoto e criogenici utilizzati negli acceleratori e nella ricerca.

Inoltre, Hi-Lumi non è solo una grande impresa tecnologica: è un’importante opera di ingegneria civile che prevede la costruzione di nuove gallerie e nuove caverne in corrispondenza degli esperimenti ATLAS e CMS. Il progetto è guidato dal CERN con il supporto di una collaborazione internazionale di 44 istituzioni in 20 paesi, per la maggior parte europei, tra cui Italia, Spagna, Svezia e Regno Unito, e comprende anche un certo numero di Stati non membri del CERN come Stati Uniti, Giappone e Canada.

High-Luminosity LHC