Partito il Run 3 di LHC: dalla scoperta alla comprensione

Il 5 luglio il Large Hadron Collider (LHC) al CERN di Ginevra ha realizzato le prime collisioni nel centro di massa alla energia record di 13.6 TeV. È iniziato “Run 3”. A dieci anni dalla scoperta del bosone di Higgs e dopo tre anni e mezzo di shutdown. Sono stati anni funestati da una pandemia globale e dalla terribile guerra di invasione della Russia con l’Ucraina. Due stati associati al CERN, con molte istituzioni di questi paesi attivamente partecipi agli esperimenti LHC.

I grandi apparati sperimentali sono stati parzialmente (ATLAS e CMS) o profondamente (ALICE e LHCb) rinnovati. I primi due continueranno un intenso programma di misure alla ricerca di segnali di “nuova fisica” e di fisica di precisione del bosone di Higgs: oltre che continuarne a studiare gli accoppiamenti (e quindi l’origine delle masse delle particelle) durante il Run 3, ATLAS e CMS metteranno le basi per l'osservazione della produzione di coppie di bosoni di Higgs, misura che permetterà di definire la curvatura del suo potenziale (il che sarà possibile solo durante il successivo Run 4).

LHCb, nato per studiare la fisica del flavour e alcuni rari decadimenti di particelle con quark b, si configura sempre più – grazie alle sue migliorie – come un “detector general purpose”. Interessante anche il programma di fisica che si otterrà con l’inserimento di un bersaglio a targhetta fissa nel suo apparato. ALICE continua la sua esplorazione del Quark Gluon Plasma, ma estendendo ulteriormente le sue misure nelle collisioni protone-protone così come nella formazione e assorbimento di nuclei (e anti-nuclei) leggeri, misura rilevante per lo studio della materia oscura nella radiazione cosmica.

Forse meno citati sui media, ma notevolissimi anche i nuovi esperimenti SND e FASER costruiti in tempi record e che si trovano a circa 500 m in avanti rispetto all’esperimento ATLAS: riveleranno i neutrini di alta energia prodotti nelle collisioni (sonde potenti per investigare la struttura del nucleone) e cercheranno segnali di Dark Matter.

5 luglio 2022 – Uno dei primi eventi registrati dall’esperimento ALICE.

Un programma molto ricco, dunque. Non sappiamo se la Natura ci riserverà sorprese e sensazionali scoperte con questo Run 3. “Scoperta peraltro – come ha ricordato Fabiola Gianotti alla conferenza ICHEP a Bologna – non è meramente trovare una nuova particella, ma migliorare la nostra comprensione della Natura”. Tutti gli esperimenti LHC si stanno in effetti modificando progressivamente rispetto ai disegni di progetto iniziali proprio per aumentare la nostra comprensione. Nuove opportunità di ricerca vengono colte, con una accresciuta sensibilità alle interconnessioni tra fisica delle particelle elementari, fisica astroparticellare e fisica nucleare. E la tendenza verso rivelatori “triggerless”, che si riescono a leggere in modo continuo, per poi analizzare e selezionare i dati in tempi record grazie alle enormi capacità di calcolo, è già realtà con il Run 3 di LHC. E prenderà sempre più piede durante i prossimi 15-20 anni di vita di questo acceleratore.

Un programma molto ricco, dunque, che si fonda su una premessa “geopolitica”. La missione del CERN è di “unite people from all over the world (…) for the benefit of all”. In questi tempi cupi, di guerra e sanzioni, lo sforzo condotto a LHC con questo Run 3, con migliaia di scienziati provenienti da decine e decine di paesi (per LHCb da 21 paesi, ALICE 40, CMS 42 e ATLAS 50) rimane un esempio significativo e una testimonianza davvero importante di cosa può costruire una genuina collaborazione scientifica “senza frontiere”. Un esempio da preservare con cura.