Cern, una nuova era per la punta di diamante della ricerca europea

La ricerca sulla fisica delle particelle è un’eccellenza europea, forse l’unico ambito scientifico in cui il Vecchio continente è ancora decisamente all’avanguardia. Il luogo dove si realizza questa eccellenza è il Cern di Ginevra, e lo strumento di indagine più evoluto a disposizione per avvicinarsi alla comprensione dei misteri dell’universo è il Large Hadron Collider , l’acceleratore di particelle più grande del mondo. A inizio gennaio c’è stato il passaggio di consegne al vertice del centro ginevrino tra Fabiola Gianotti e Mark Thomson. Nei prossimi cinque anni di mandato il nuovo direttore generale avrà due compiti non indifferenti, entrambi inerenti l’acceleratore: un sostanziale upgrade tecnologico e, ancor più importante, la scelta del suo successore. Manutenzione straordinaria Il passaggio di consegne tra Gianotti e Thomson avviene nel segno della continuità ma a interrompersi sarà proprio l’acceleratore che ha permesso di individuare particelle compatibili con il bosone di Higgs. Nell’agenda del nuovo direttore è previsto lo spegnimento, momentaneo, del Lhc. Un “momento” che durerà quasi tutto il periodo della gestione Thomson. Da giugno del 2026 al metà 2030 l’acceleratore verrà sottoposto a una manutenzione più che straordinaria, tanto da valergli una nuova denominazione High-Luminosity Large Hadron Collider o HL-Lhc. Si tratta di un importante aggiornamento che prevede l'installazione di nuovi e più potenti magneti superconduttori per comprimere i fasci di protoni del collisore e renderli più luminosi. Questo aumenterà di dieci volte il numero di collisioni. Anche i rivelatori saranno potenziati e più capaci di catturare i sottili segnali che le nuove collisioni fisiche possono rivelare. L'High-Luminosity Lhc consentirà ai fisici di studiare meccanismi già parzialmente noti in modo più dettagliato, come il bosone di Higgs, e di osservare nuovi fenomeni che potrebbero rivelarsi. L’acceleratore, terminati i lavori, produrrà almeno 15 milioni di bosoni di Higgs all'anno, rispetto ai circa tre milioni generati nel 2017. Oltre all’hardware, anche la componente software beneficerà di un importante upgrade, con l’implementazione di nuove soluzioni basate sull’intelligenza artificiale per interpretare la gigantesca mole di dati che verranno catturati. Nei quattro anni di fermo dell’acceleratore, i ricercatori del Cern continueranno ad analizzare i risultati degli esperimenti condotti fino al giorno dello spegnimento. Verso il XXII secolo L'aggiornamento del Lhc mira a potenziarne le prestazioni per aumentare il potenziale di scoperte auspicate dopo il 2030. Ma sotto la direzione di Thomson avverrà la scelta che determinerà la competitività della ricerca in Europa per tutta la seconda metà del XXI secolo. L’HL-Lhc ha, infatti, una data di scadenza già prefissata per il 2041. E dato che per mantenere la leadership della fisica delle particelle non bastano i piani quinquennali ma serve una pianificazione a lungo termine, a metà dicembre il Consiglio del Cern ha ricevuto le raccomandazioni per l'aggiornamento della Strategia Europea per la Fisica delle Particelle. Le raccomandazioni affrontano un'ampia gamma di argomenti e obiettivi relativi alla ricerca in fisica delle alte energie in Europa, ma il più importante è, senza dubbio, la raccomandazione come opzione preferita per il prossimo acceleratore principale del Cern del Future Circular Collider elettrone-positrone . Il nuovo acceleratore sarebbe più di tre volte più grande dell’attuale, che ha una circonferenza di 27 km, e richiederebbe la costruzione di un nuovo tunnel circolare di 91 km scavato a 400 metri di profondità sotto le Alpi tra Francia e Svizzera. Il collisore di prossima generazione verrebbe costruito in due fasi. La prima, a partire dalla fine degli anni 2040, permetterebbe di far collidere gli elettroni con i positroni. Intorno al 2070, invece, lascerebbe posto a un nuovo acceleratore per far collidere tra loro i protoni a un'energia molto superiore a quella attuale. Investimenti in ricerca di base Per completare la prima fase sono necessari circa 15 miliardi di euro e comprende l'ingegneria civile, l'infrastruttura tecnica, gli acceleratori di elettroni e positroni e quattro rivelatori operativi. Come nel caso della costruzione dell'attuale acceleratore, la maggior parte dei finanziamenti proverrebbe dall'attuale bilancio annuale del Cern, a cui l’Italia partecipa - quarto principale contribuente tra i Paesi membri - per un 10 per cento circa. La cifra di per sé non è eccessiva se paragonata agli investimenti in altre tecnologie, ma la ricerca di base o pura, a differenza di quella applicata, non promette ritorni nemmeno sul medio termine e quindi si cercano nuovi partner per aiutare i 23 Paesi che attualmente sostengono le attività del Centro. Le raccomandazioni appena presentate saranno esaminate nei prossimi mesi e una decisione definitiva è prevista nel maggio 2026.

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Gabriele De Palma