La costruzione del nuovo collider, la già discussa tecnica di manipolazione del DNA per la modificazione del genoma, nuovi telescopi giganti, l’entrata in vigore della nuova definizione delle unità di misura come il chilogrammo e altre sei unità, sono alcune delle novità scientifiche da aspettarsi nel 2019.

Il nuovo International Linear Collider

ILC acronimo di International Linear Collider, sarà il nuovo successore di LHC. Innanzitutto bisogna precisare che la costruzione non sarà ultimata prima del 2026, ed esso sarà costituito da ben due acceleratori lineari, come dice il nome, lunghi 15 o 20 chilometri e questo è già un record in quanto nessun acceleratore lineare costruito prima è stato così grande. ILC avrà un regime di lavoro iniziale di 500 GeV, che successivamente diventerà di 1000 GeV. In questa struttura verranno fatti collidere elettroni. L’energia sarà fornita tutta agli elettroni a differenza della struttura di Ginevra, e la sorgente di elettroni sarà un laser da 2 ns che li emetterà attraverso un fotocatodo. Dopo l’emissione, gli elettroni verranno accelerati fino a 5 GeV in un tratto di 250 m e successivamente saranno collimati grazie ad un anello circolare di raggio pari a 7 chilometri, nel quale circoleranno per 2 decimi di secondo. In quest’ultimo passaggio il fascio passerà da un diametro di alcuni millimetri a 100 micrometri, al fine di aumentare la probabilità di collisione.

Schema rappresentante l’ International Linear Collider (https://home.cern)

Ma il viaggio degli elettroni non finisce qui perché dopo essere stati collimati saranno accelerati dall’acceleratore principale lungo ben 12 chilometri che fornirà loro un’energia di 250 GeV. In questo stadio i pacchetti prodotti, 5 al secondo, avranno una potenza di 10 MW ognuno. Finita la parte di accelerazione i pacchetti di elettroni saranno indirizzati all’interno di due rivelatori particelle dove avverrà la collisione. I fasci si scontreranno concentrati in una regione grande alcuni nanonometri di altezza e alcune centinaia di nanonometri di lunghezza.

Il confronto con LHC, e le frontiere della ricerca

I collider circolari, quale LHC, raggiungono energie molto più elevate di quelli lineari poiché le particelle al loro interno possono effettuare molte rotazioni nell’anello prima di collidere sfruttando appunto la forma del collider. In quelli lineari invece, il fascio prima di collidere deve compiere una sorta di percorso obbligato. Tuttavia a causa dell’emissione di radiazione di sincrotrone il collider circolare non può far collidere elettroni, ma solo adroni: famiglia di particelle tra le quali si trovano ad esempio i protoni. La radiazione di sincrotrone infatti viene emessa da particelle cariche, come elettroni, che sono costrette da un campo magnetico a muoversi lungo una traiettoria circolare prossime alla velocità della luce. La lunghezza d’onda della radiazione emessa è inversamente proporzionale alla velocità della particella. Per questi motivi l’ILC, pur lavorando ad energie minori dell’LHC, non ha i disturbi delle perdite della radiazione di sincrotrone. Infatti la comunità scientifica si aspetta di far fronte a nuove scoperte e alla risoluzione di alcuni problemi con maggior precisione, dovuto al fato che l’energia viene data completamente agli elettroni, e non viene più distribuita a più tipi di particelle della famiglia degli adroni come accadeva nella sede di Ginevra. In particolar modo ci si aspetta di ricevere più informazioni riguardo il bosone di Higgs, la cui massa è stata determinata indicativamente dall’LHC. Nuovw informazioni sulla presenza o meno di ulteriori dimensioni aggiuntive che sono previste da alcune teorie, e informazioni sulle particelle supersimmetriche, che comporrebbero la materia oscura. A livello scientifico i due collider si compensano a vicenda ed è efficace sfruttare al massimo le potenzialità di entrambi, per trarre quante più informazioni possibili.

Visione aerea dell’area occupata dal CERN e dall’anello dell’LHC (www.wikipedia.org)

I costi dei progetti

Secondo la rivista Nature sarà la Cina in vetta alle classifiche dei paesi che nel 2019 investiranno di più nella ricerca e sviluppo, mentre in Europa si prevede una spesa che ammonta a circa 100 miliardi di euro, se concordata.
Tuttavia il progetto è già stato realizzato, e si attende la decisione del governo del Giappone che grazie alla comunità fisica locale, potrebbe ospitare la collocazione del nuovo collider. La risposta ufficiale è attesa entro il 7 marzo 2019 e il costo totale del solo ILC si aggira intorno ai 7 miliardi di dollari. In confronto, il nuovo progetto collider ha un costo circa doppio rispetto all’LHC, senza tener conto delle spese della manutenzione e di ogni esperimento di quest’ultimo, che sommati ammontano a circa 10 miliardi di euro.

Fedele Delvecchio

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