La Stampa - Consultazione Archivio

Cerri, il futuro è rosa FISICA DELLE ALTE ENERGIE Cerri, il futuro è rosa Acceleratore Lep potenziato, poi Lbc LUCIANO Maiani sarà il nuovo direttore scientifico del Cern e gli Stati Uniti parteciperanno con mezzo miliardo di dollari alla costruzione del prossimo acceleratore, Lhc. Sono queste le ultime notizie sul grande centro di ricerca nucleare europeo che ha sede a Ginevra. Intanto, al Lep (Large Electron Positron Collider), durante l'ultimo periodo di arresto programmato, 34 cavità a radiofrequenza in rame sono state sostituite da 64 cavità superconduttrici. In questo modo il gioiello dei Cern ha potuto toccare i 91,5 Gigaelettron Volt (GeV) per fascio e fornire un'energia complessiva di 2,5 miliardi di elettrovolt per giro. Il Lep fu inaugurato nel 1989. All'inizio le particelle raggiungevano l'energia di 45,6 GeV per fascio, cioè una energia totale in collisione (nel centro di massa) di 91,2 GeV. Nei 7 anni seguenti di pieno successo scientifico l'acceleratore ha lavorato sempre alla stessa energia perché la sezione d'urto (e cioè la probabilità) per la produzione della particella Z zero, la cui scoperta valse il premio Nobel a Carlo Rubbia e Simon Van der Meer nel 1984, ha un picco molto pronunciato a 91,2 GeV (l'energia corrispondente alla massa della particella ZO). Solo successivamente sono iniziati i lavori che hanno permesso la produzione delle particelle W+ e W-. Con l'aggiunta delle prime cavità superconduttrici nel 1995, il Lep entrava nella sua fase 2 per lavorare a energie sempre più elevate. Nell'autunno 1996 il Lep2 aveva 120 cavità convenzionali di rame e 176 cavità superconduttrici per una tensione acceleratrice totale di circa 2 miliardi di Volt. Le cavità superconduttrici sono i veri e propri «motori» del Lep2. La struttura dell'acceleratore è costituita da 8 tratti curvi collegati fra loro da 8 sezioni diritte. Le collisioni avvengono al centro di 4 delle 8 sezioni diritte (nei rilevatori L3, Aleph, Opal e Delphi), dove i due fasci si intersecano. Ogni volta che si aumenta l'energia dei fasci bisogna tener conto della «luce di sincrotrone», cioè della perdita di energia (emessa sotto forma di radiazione elettromagnetica) che ogni elettrone e positrone subisce cmando viaggia su una traiettoria curva. Già a 45 GeV cpiesta perdita era di 130 Megaelettron Volt (MeV) per giro e a 91,5 GeV è di circa 2,1 GeV per giro. «Le cavità convenzionali in rame - afferma Steve Myers, responsabile del progetto Lep2 oltre ad essere molto costose dal punto di vista del consumo di potenza elettrica, hanno un gradiente di tensione che non è sufficiente per compensare cpiesta perdita di energia. Per far sì che il Lep2 raggiungesse il suo record mondiale, pr un acceleratore di questo tipo, è stato necessario sviluppare cavità a radiofrequenza superconduttrici». Queste cavità forniscono una tensione acceleratrice circa 4 volte maggiore di quella delle cavità in rame. Ciò significa che il numero necessario per raggungere l'energia voluta si riduce a un quarto. Senza contare che, non dissipando energia per effetto Joule, le cavità superconduttrici sono molto vantaggiose anche dal punto di vista del consumo di potenza elettrica. Tutta la potenza messa nelle cavità a radiofrequenza viene trasferita al fascio, mentre con quelle in rame gran parte si dissipa termicamente, producendo calore che deve essere eliminato da un opportuno circuito di raffreddamento. Un imponente sistema criogenico è stato allestito per pompare elio liquido attraverso le cavità a riofrequenza al fine di mantenere la temperatura a 4,5 gradi Kelvin, temperatura alla quale queste cavità si comportano in marnerà superconduttrice. «Quando si vuole potenziare un acceleratore come il Lep continua Steve Myers - bisogna anche tener conto del fatto che l'energia sotto forma di luce di sincrotone aumenta con la quarta potenza dell'energia del singolo elettrone (o positrone) e che la sua energia critica (il parametro che caratterizza la «durezza» dello spettro di radiazione di sincrotrone) aumenta con la terza potenza dell'energia delle particelle. Questo implica che, se per compio l'energia del fascio raddoppia, la perdita di energia aumenta di un fattore 16 e l'energia critica della radiazione di sincrotrone di un fattore 8. Tutte le volte che il Lep2 aumenta la sua energia c'è dunque un drastico aumento dell'energia irraggiata dal fascio circolante, nonché del rischio di danneggiamento della strumentazione ad esso vicina. Prima di installare le nuove cavità superconduttrici bisogna verificare accuratamente la capacità di resistenza di tutti questi strumenti. Basti pensare che la radiazione di sincrotrone può raggiungere valori tali da fondere gli elettrodi dei misuratori di posizione del fascio (Beam Position Monitore). Questi elettrodi producono un segnale ogni volta che vengono attraversati da un pacchetto di elettroni (o positroni), permettendo così di «visualizzare» la posizione del fascio all'interno dell'acceleratore. Nel maggio del 1998 si farà l'ultimo passo, con la sostituzione di 34 cavità in rame con 32 cavità superconduttrici, per raggiungere una tensione totale di accelerazione di circa 2,9 miliardi di Volt e un'energia per fascio di 97 GeV. Qualora il Lep2 dovesse funzionare oltre la data finale prevista attualmente, il 1999, si sta studiando la possibilità di raggiungere un'energia di 100 GeV per fascio, ottimizzando il funzionamento delle cavità superconduttrici già installate aumentandone il campo elettrico da 6 a 7 MV per metro. Fino alla fine del 1999 proseguirà lo studio sistematico delle particelle W+ e W- ed a verifi care il Modello Standard con una precisione mai raggiunta finora. Alle soglie del 2000 il Lep2 si spegnerà per lasciare il posto all'Lhc (Large Hadron Collider), con cui si studierà la nuova fisi' ca: la supersimmetria, la viola zione delle leggi di invarianza per riflessione spaziale e inversione del segno della carica e le particelle di Higgs. Beatrice A. Bressan Luciano Maiani dirigerà il Cern Finanziamenti dagli Stati Uniti A destra un modulo a 4 cavità superconduttrici montato al Cern per potenziare l'acceleratore Lep Sotto, Luciano Maiani, il prossimo direttore del Cern, e uno degli esperimenti realizzati intorno all'anello del Lep