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 sono già da tempo è al lavoro 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 studiare più in dettaglio sia meccanismi conosciuti, come il bosone di Higgs, sia di osservare nuovi rari fenomeni che potrebbero rivelarsi. HI-Lumi aumenterà la luminosità integrata dell’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 Superconductor, 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 di Parma, azienda fortemente innovativa nei sistemi da vuoto e criogenici utilizzati in acceleratori e in ricerca.

Inoltre, Hi-Lumi non è solo una grande impresa tecnologica, è anche 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 comprendendo un certo numero di Stati non membri del CERN come Stati Uniti, Giappone e Canada.

High Luminosity LHC