PRONTA LA PIU’ GRANDE TRAPPOLA PER PARTICELLE DEL MONDO
ORGOGLIO DELLA SCIENZA E DELLA TECNOLOGIA ITALIANA

AL CERN di Ginevra è stata completata l'installazione del tracciatore al silicio del nuovo acceleratore di particelle europeo LHC. Il tracciatore è il cuore di un esperimento gigante, CMS, alto come un palazzo di cinque piani e pesante quanto un incrociatore. Attraverso questo strumento si cercherà di osservare particelle uguali a quelle generate all'inizio dell'Universo. Il tracciatore è stato voluto dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e realizzato in gran parte grazie all'industria italiana.

È finalmente installato a Ginevra, a novanta metri sotto terra, il più grande rivelatore al silicio (una vera trappola per particelle) mai costruito al mondo. È il cuore di CMS, uno dei quattro esperimenti maggiori del nuovo acceleratore di particelle in costruzione al laboratorio europeo del CERN di Ginevra, il Large Hadron Collider.

Come spiega Guido Tonelli (INFN), vice responsabile mondiale dell’esperimento, “quando entrerà in funzione, il tracciatore ci permetterà di osservare le collisioni di particelle più complicate all'interno dell'acceleratore. Sarà come vedere per la prima volta un fiocco di neve al microscopio. Quello che ci appariva come un oggetto confuso e disordinato diventerà nitido e comprensibile. È così che cercheremo di scoprire il bosone di Higgs, cercando la sua firma inconfondibile fra miliardi di eventi prodotti dall’acceleratore”.

Questo “cuore” dell'esperimento Cms è fragilissimo perché è composto di cristalli di silicio montati su supporti sottili in fibra di carbonio. I sensori sono montati infatti su lastrine di fibre di carbonio di uno spessore inferiore al millimetro, simili a quelle che vengono usate per i chip di memoria ma estremamente più sofisticate. Il tracciatore è fatto di 15.200 di queste piastrelle intelligenti che ricoprono una superficie di 205 metri quadri, come un campo da tennis. Ciascun sensore di Cms è ricavato da un unico chip di superficie 100 volte superiore a quelle tipiche della microelettronica più avanzata. Per questo la produzione delle piastrelle intelligenti è risultata un’ impresa ai limiti della fattibilità anche per le aziende più avanzate del mondo. C'è una forte dose di orgoglio italiano in questa impresa. Prima di tutto, perché sono stati i fisici italiani dell'INFN ad averlo proposto quando tutto il mondo pensava che sarebbe stato impossibile costruire un rivelatore così sofisticato. L'INFN ha guidato il lavoro di ricerca e sviluppo che ha permesso di costruire i primi prototipi e di lanciare poi la produzione su scala industriale di questo gioiello della tecnologia. All'impresa hanno partecipato oltre 100 fisici ed ingegneri.

“Questo rivelatore ci dice che l'INFN è oggi un soggetto scientifico in grado di spingere l'industria nazionale a confrontarsi con la tecnologia d’avanguardia”, spiega Fernando Ferroni, presidente del comitato dell'INFN che si occupa degli esperimenti con gli acceleratori di particelle. “Le nostre ricerche riguardano la scienza di base, ma coinvolgono inevitabilmente le industrie italiane più innovative che, infatti, sono quelle che hanno costruito gran parte di questa macchina”.

Anche per Ettore Focardi, dell'INFN e dell'Università di Firenze, va sottolineato in particolare “il coinvolgimento nella costruzione della parte più interna del rivelatore, il “Tib/Tid” delle industrie italiane di alta tecnologia che, a fronte di un contributo dell’INFN di circa 14 milioni di euro (su un totale di 45) si sono aggiudicate commesse in gare internazionali per 16 milioni di euro in campi quali l'optoelettronica e la sensoristica avanzata, i materiali compositi ed elettronica e cavi speciali.” Il Tib/Tid (Tracker Inner Barrel and Disks, di cui Ettore Focardi è responsabile) è stato completamente costruito in Italia ed assemblato nei laboratori INFN di Firenze, Torino, Padova, Bari, Catania, Perugia e Pisa.

Per saperne di più

CMS nel dettaglio

Il Compact Muon Solenoid (CMS) installato nel LHC è il più sofisticato rilevatore di muoni realizzato fino ad oggi.

Il cuore di Cms è un colossale magnete di 21 metri di lunghezza per 16 metri di diametro: è il più grande magnete che sia mai stato costruito. Ha un peso di 12.500 tonnellate e sarà in grado di esprimere un campo magnetico costante di 4 Tesla, valore circa 100.000 volte superiore a quello del campo magnetico terrestre.

Per mantenere la superconduttività del magnete, la temperatura a cui opererà CMS è di -270° C, rendendo di fatto il rilevatore e LHC tanto freddi quanto lo sono gli angoli più gelidi e bui dell'Universo.

Secondo le stime degli scienziati, all'interno del rilevatore passeranno fasci composti da gruppi di oltre 100 miliardi di particelle ognuno, mentre le collisioni utili saranno circa 20 ogni 200 miliardi di particelle accelerate. Tra queste, si prevede che soltanto 1 su 10 milioni di collisioni sarà fisicamente significativa perché causa di probabili effetti mai osservati in precedenza.

I dati delle collisioni tra particelle saranno raccolti dal tracciatore e esportati dall'esperimento ai centri di calcolo attraverso 40.000 cavi a fibre ottiche.

Una collaborazione internazionale a grande presenza italiana.

CMS è frutto di una vasta collaborazione internazionale che ha visto operare più di mille scienziati di varie nazionalità, è un progetto a grande presenza italiana. Sono 250 gli scienziati italiani dell'Infn impegnati nella sua realizzazione. È stata l'Italia a proporre il tracciatore di Cms, per la sua realizzazione ci sono voluti 12 anni e una stretta collaborazione con l'industria italiana. Soltanto gli Stati Uniti hanno contribuito di più, con 388 scienziati. La Russia è il terzo contribuente, con un organico di 238 scienziati.

La sfida di LHC

Insieme agli esperimenti Atlas, Alice e LHC-b, l'esperimento CMS rappresenta, quindi, il cuore della ricerca di LHC.

Le domande cui gli scienziati cercheranno di dare risposta tramite il rilevatore CMS sono relative ai seguenti campi e problemi:

esplorare la fisica delle altissime energie – oltre il TeV;

ricercare evidenza empirica del bosone di Higgs;

cercare prove a sostegno della teoria della supersimmetria, un significativo passo avanti rispetto al modello Standard, l’attuale formulazione della fisica delle particelle;

studiare gli effetti delle collisioni tra ioni pesanti accelerati, principalmente ioni di piombo e di calcio.

Data articolo: gennaio 2008

Per informazioni:

Guido Tonelli
Vice-Responsabile internazionale dell’esperimento CMS
Mobil: 0041764872594
E-mail: guido.tonelli@pi.infn.it

Fernando Ferroni
Presidente gruppo 1 INFN
Mobil: 00393351864000
E-mail: Fernando.Ferroni@roma1.infn.it

Romeo Bassoli
capo ufficio stampa Istituto Nazionale Fisica Nucleare
Phone: 0039.066868162
E-mail: romeo.bassoli@presid.infn.it

Eleonora Cossi
Ufficio comunicazione Istituto Nazionale Fisica Nucleare
Phone: 0039.066868162
E-mail: eleonora.cossi@presid.infn.it