Nel 2008, fuori Ginevra, in Svizzera, i fisici hanno attivato il Large Hadron Collider (LHC), il più grande acceleratore di particelle al mondo e il più costoso esperimento scientifico mai concepito. Per molti, il costo e l'attesa sono valsi la pena. Nel 2012, l'enorme macchina ha rilevato il Bosone di Higgs, verificando l'ultimo pezzo importante del Modello standard di fisica. Ma i ricercatori sanno che il modello standard non è completo, poiché ignora cose come la gravità e la materia oscura. Ecco perché, venerdì, è iniziata la costruzione di un importante aggiornamento a LHC, riferisce Ian Sample presso The Guardian, e quando sarà completo nel 2026, l'acceleratore più potente potrebbe semplicemente far saltare in pezzi il modello standard, o almeno aggiungerne alcuni rughe alla teoria.
La fisica delle particelle è una delle scienze più complicate là fuori. La maggior parte delle persone con un semestre di chimica sotto la cintura capiscono che gli atomi sono costituiti da protoni, neutroni ed elettroni. Ma c'è molto di più: protoni e neutroni sono costituiti da quark tenuti insieme da gluoni, uno dei diversi tipi di bosone. Altre particelle elementari - quelle che i ricercatori non credono possano essere ulteriormente divise - includono sei tipi di leptoni e gli Higgs, noti come bosoni scalari. Poi ci sono dozzine di particelle costituite da quelle particelle elementari, compresi gli adroni, che sono costruiti con quark e gluoni e mesoni, fatti di un quark e di un anti-quark.
Mentre la scienza dietro le particelle è difficile, capire come gli scienziati trovano nuove particelle o confermano l'esistenza di particelle teoriche è facile: li distruggono e guardano i pezzi. Questo è essenzialmente il modo in cui l'LHC funziona, riferisce la BBC: i ricercatori sparano due raggi di particelle l'uno attorno all'altro attorno a un anello lungo quasi 17 miglia a quasi la velocità della luce. Quei raggi, guidati da potenti magneti, vengono quindi incrociati, causando la rottura delle particelle l'una nell'altra e la rottura in pezzi elementari che durano per una frazione di secondo. I rivelatori molto sensibili rilevano quei rapidi lampi di ciò che costituisce il nostro universo.
La BBC riferisce che il nuovo aggiornamento si chiamerà LHC ad alta luminosità e aumenterà l'intensità di quei fasci di particelle, aumentando il numero di collisioni di un fattore di cinque o 10. Per fare ciò, riferisce il CERN, l'agenzia che gestisce il LHC, stanno aggiungendo 130 nuovi potenti magneti che controlleranno più precisamente il fascio di particelle, rendendo più probabile che le particelle si spezzino l'una nell'altra. Stanno anche spostando alcuni magneti e aggiungendo cavi superconduttori per migliorare l'efficienza dell'LHC. Tutto ciò comporterà da cinque a dieci volte più collisioni, il che significa volumi di dati in più da studiare e ciò ha entusiasmato i ricercatori. "L'LHC ad alta luminosità è il luogo in cui raccoglieremo la maggior parte dei nostri dati, e in tal senso è la fase della nostra esplorazione che ci consente di scoprire di più sull'universo", Tara Shears dell'Università di Liverpool, che lavora sul collezionista, dice a Sample. "Se finora l'LHC ci ha dato una candela per illuminare ciò che prima non si vedeva, l'LHC ad alta luminosità ci farà brillare un proiettore."
Ryan F. Mandelbaum a Gizmodo riferisce che è necessario aumentare il potere. I ricercatori speravano che dopo aver rilevato il Bosone di Higgs nel 2012, avrebbero anche iniziato a scoprire altre particelle che potrebbero riempire la nostra conoscenza del mondo quantistico. Ma quei reperti sono stati elusivi. I ricercatori hanno scoperto "soffi" di nuove particelle che potrebbero sconvolgere i nostri modelli attuali, ma un collettore più robusto contribuirebbe a effettuare rilevamenti più solidi. Mandelbaum dice anche che potrebbe trovare nuove particelle che aiutano a spiegare la materia oscura, a provare l'esistenza di nuove dimensioni ed esplorare altri misteri profondi in fisica.
"Se le anomalie che vediamo nell'LHC al momento si manifestano nei prossimi due anni, cosa che potrebbero benissimo fare, quello che vedremo con l'elevata luminosità-LHC è la fisica alla base di tali scoperte", Val Gibson, un professore di fisica a Cambridge che lavora sul collider, dice a Sample. “Ciò rovescerebbe il modello standard. Sarebbe totalmente innovativo. "
Mandelbaum riferisce che il potenziamento del potere è anche necessario per ottenere una migliore gestione dell'Higgs. Sebbene sia stato rilevato, i ricercatori non hanno visto abbastanza della particella per studiarla in profondità. Al ritmo attuale, l'LHC impiegherebbe almeno cento anni per raccogliere tutti i dati sul bosone di Higgs. Con l'aggiornamento ci vorranno circa dieci. “L'LHC ora è un gioco di numeri: abbiamo bisogno di quanti più dati possibili. Studiare il bosone di Higgs dopo la sua scoperta nel 2012, ma anche perché ormai è abbastanza chiaro che qualsiasi altra nuova particella potrebbe essere rara ”, gli dice il fisico Freya Blekman della Vrije Universiteit Brussel in Belgio. "Quindi abbiamo bisogno di un sacco di dati."
L'aggiornamento della macchina significa che rimarrà offline per due anni a partire dal 2019, e di nuovo tra il 2024 e il 2026. L'intero aggiornamento dovrebbe costare circa $ 955 milioni. Ma se la storia è una lezione, potrebbe richiedere più tempo e costare più del previsto. L'LHC è stato afflitto da sovraccarichi di costi e problemi tecnici, tra cui un paio di donnole suicide e un piccione che mastica baguette che hanno portato la macchina offline per diverse settimane.
