Microscopi dell'invisibile

15. Gli acceleratori del futuro

percorso di Silvia Miozzi

 Il raggiungimento di energie sempre più elevate per sondare il mondo subatomico richiede la costruzione di acceleratori sempre più grandi e sofisticati. In linea di principio la loro costruzione non sembra impossibile ma è necessario un notevole sforzo sia in  termini economici sia temporali. La riuscita dell’impresa  quindi  può essere garantita solo grazie a grandi collaborazioni internazionali e allo sviluppo estremo della tecnologia.
In progetto c’è la costruzione al Cern di un LHC ad alta luminosità (HL-LHC) che coinvolgerà il laboratorio per i prossimi 20 anni.

Molti sono i progetti futuri attualmente in studio, ma non ancora approvati. Uno dei più rilevanti è l'acceleratore circolare (FCC, Future Circular Collider) con un tunnel di 100 km che farà collidere elettroni e positroni nella fase iniziale e protoni o ioni nella fase finale, raggiungendo i 100 TeV (un'energia più di un fattore 6 maggiore di quella di LHC) e frequenze di interazione 6 volte maggiori di quelle di HL-LHC.

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In alternativa ai grandi acceleratori si stanno studiando metodi diversi per accelerare come per esempio gli acceleratori al plasma. In questo caso si cambia completamente il modo con cui si creano i campi elettrici necessari ad accelerare un fascio. Si sfruttano gli enormi (anche se infinitesimali in dimensione) campi elettrici che si possono produrre in un plasma. Schematizzando molto, in un plasma (che è un gas neutro di ioni ed elettroni), si genera un’onda che attraversa il plasma e permette l’accelerazione di un gruppo di particelle. L’onda può essere creata o da un fascio di elettroni o protoni, o da un potente laser. Grazie agli enormi campi elettrici che si creano è possibile ottenere in pochi cm accelerazioni che, normalmente, richiedono decine di metri.
Se l’acceleratore da tavolo è ancora lontano, non si tratta di fantascienza ma di qualcosa che sfrutteremo già fra qualche anno. I Laboratori nazionali di Frascati dell’INFN partecipano ad una rete di ricerca globale che sviluppa prototipi che potranno essere gli acceleratori di domani.

Tra questi il progetto europeo Eupraxia al quale partecipano 16 università e 5 paesi europei. L’intento è quello di costruire nei laboratori di Frascati una macchina innovativa che possa accelerare con gradienti 1000 volte più potenti di quelli che si hanno all’LHC.

 

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