Future Circular Collider

Il Future Circular Collider è il progetto per un futuro gigantesco acceleratore che potrebbe rappresentare il futuro dopo il Large Hadron Collider (LHC) e che è incluso nella Strategia Europea per la Fisica delle Particelle. Con i suoi 27 km di circonferenza, LHC è attualmente il più potente acceleratore di particelle al mondo. La stagione ad alta luminosità (HL-LHC), aumenterà il potenziale di scoperta della macchina con un programma di ricerca fino al 2040. Ma il CERN e la comunità scientifica di fisica delle particelle stanno già lavorando per il futuro oltre LHC con il progetto del Future Circular Collider (che ha pubblicato uno studio di fattibilità), che dovrebbe essere completato entro il 2025.

Lo studio di fattibilità per FCC prevede progetti per una nuova infrastruttura di ricerca che ospiterà la prossima generazione di acceleratori di particelle ad alte prestazioni per estendere la ricerca attualmente condotta al CERN. Lo studio esplora diverse opzioni di acceleratori, combinate in un’unica infrastruttura di ricerca costruita da un tunnel sotterraneo di 100 km, in grado di offrire un programma di fisica solido e diversificato con un orizzonte che si estende oltre la fine del secolo. L’INFN è coinvolto in FCC, attraverso l’acronimo RD-FCC, con una complessa attività di ricerca e sviluppo finalizzata alla realizzazione del rivelatore IDEA (Innovative Detector for Electron-positron Accelerator), ed anche attraverso lo studio delle infrastrutture da realizzare e la progetto dell’acceleratore leptonico.

Obiettivi scientifici

L’obiettivo di FCC è quello di ampliare le frontiere dell’energia e dell’intensità dei collisori di particelle, con l’obiettivo di raggiungere energie di collisione di 100 TeV, alla ricerca di nuova fisica.
Uno degli obiettivi principali del programma di FCC è osservare e studiare direttamente le interazioni dell’Higgs con i bosoni W e Z, i quark e i leptoni, e dell’Higgs con sé stesso, cruciale per il Modello Standard della fisica delle particelle.

Magneti dipolari dell'LHC nel tunnel (© CERN, Hertzog, Samuel Joseph)
Prototipo del criostato ad alta luminosità di HiLumi © CERN, M Brice)

FCC offrirà anche un ampio programma di fisica che va oltre il settore dell’Higgs, compresa la ricerca di risposte a molte delle altre principali questioni aperte della fisica delle particelle, come la natura della materia oscura, l’origine dell’asimmetria materia-antimateria nell’Universo, e la sorgente della massa dei neutrini. Questo programma di fisica diversificato sarà reso possibile dalla precisione, sensibilità e portata energetica senza precedenti dei Future Circular Collider del CERN.

Timeline

Se l’esito dello studio di fattibilità sarà positivo, gli stati membri del CERN e i partner internazionali potrebbero richiedere uno studio di fattibilità tecnica più approfondito. Questo processo potrebbe condurre all’approvazione finale di questo progetto e all’inizio della costruzione dopo la metà degli anni ’30, cominciando dalla costruzione di un collisore elettrone-positrone (FCC-ee) che inizierà a funzionare intorno al 2045. Una seconda macchina, che farà collidere protoni ( FCC-hh) nello stesso tunnel estenderebbe il programma di ricerca dagli anni ’70 del 2000 fino alla fine del secolo.