Era stato programmato per lunedì 11, poi è slittato di qualche giorno; ma da giovedì 14 febbraio il grande acceleratore LHC del Cern sospenderà quelli che in gergo sono chiamati i “run” – cioè la circolazione e le collisioni di fasci di protoni ad alta energia – per una pausa, tecnicamente uno shut-down, di circa due anni. Ciò non significa che l’attività nel grande centro di fisica di Ginevra si fermi e che gli scienziati vadano in vacanza. Si lavorerà per ripartire con più energia – in tutti i sensi – nel 2015 e per progettare l’LHC ad Alta Luminosità, destinato ad aumentare la frequenza di collisione per unità di area o sezione d’urto. L’italiano Lucio Rossi è a capo proprio del programma High Luminosity LHC; a lui abbiamo chiesto di spiegarci che cosa succederà effettivamente al Cern da giovedì prossimo.
Quando e come avverrà lo spegnimento di LHC?
Lo spegnimento è programmato per giovedì alle 06.00. Il ritardo di tre giorni e mezzo è dovuto al fatto che ATLAS e CMS hanno chiesto un “run” speciale di collisioni tra protoni a relativamente bassa energia (circa 2.7 TeV di centro di massa contro gli 8 TeV che potremmo dare). Questo per poter calibrare bene i loro rivelatori per l’analisi dei dati del “run” di gennaio-febbraio di ioni Pb-protoni, che a sua volta permette di fare appieno l’analisi dei dati ioni Pb-ioni Pb fatte nel 2010 e 2011. Questo dimostra come le analisi siano complesse e come i vari “run” siano legati tra loro…
Dalla mattina di giovedì non si faranno più collisioni per la fisica ma si utilizzerà l’acceleratore (che quindi rimane perfettamente in funzione) per fare dei test interni: faremo dei test di “quench”, cioè proveremo a “perdere” parte dei i fasci di particelle in modo controllato contro i magneti superconduttori. In questo modo ci faremo meglio l’idea di quali sono i margini operativi che abbiamo in tale situazione, per poter operare al meglio quando ripartiremo nel 2015 con la macchina al massimo di energia.
Poi da sabato si perderà la sincronizzazione tra i vari acceleratori e quindi non sarà più possibile il trasferimento dei fasci dal PS (protosincrotrone) verso SPS (super protosincrotrone) e verso LHC. Di lì in poi gli iniettori PS e SPS verranno effetivamente messi in stand-by, cioè i loro alimentatori verranno bloccati dando quindi l’accesso sicuro al personale che deve fare gli interventi. Invece in LHC si lavorerà ancora per qualche settimana senza fasci ma con i magneti parzialmente accesi per fare dei test elettrici e trovare eventuali punti deboli per poterli riparare durante lo shut-down, senza avere sorprese e ritardi quando ripartiremo.
Che cosa vuol dire “manutenzione” per una macchina sui generis come LHC?
Lo shut-down è stato programmato principalmente per il lavoro di consolidamento delle interconnessioni tra magneti. L’incidente del 2008 che ci bloccò per 14 mesi fu riparato ma rimase una debolezza di fondo e diffusa in tutta la macchina. Questa debolezza ci consigliò di limitare le prestazioni alla metà dell’energia: 3.5+3.5 TeV, poi aumentata in aprile 2012 a 4+4 TeV. Questo primo Lungo Shut down (LS1) è quindi in primo luogo per rimuovere quella debolezza con una opera di consolidamento delle interconnessioni. Poi ci si è resi conto che occorreva anche un serio riordino delle schermature di alcuni parte elettroniche che erano troppo esposte alle radiazioni secondarie emesse dalla macchina.
A queste due opere principali di consolidamento, si aggiunge la manutenzioni ordinaria e straordinaria. Gli stop invernali sono troppo corti per poter agire su una macchina così complessa come LHC: meglio concentrare tutto in un lungo shut-down ogni tre anni. Noi pensiamo che sarà così anche in futuro: lo LS2 è previsto nel 2018 e lo LS3 nel 2022. LHC richiede una pianificazione davvero a lungo termine!
Tra l’altro, lavori simili inizieranno anche per i detector: anche lì si farà della manutenzione, del consolidamento per aumentare la affidabilità e si porteranno dei miglioramenti (upgrade) alla parte di tracciatore per poter meglio distinguere le tracce di eventi molto vicini (miglior risoluzione spaziale).
Che cosa succederà in questi due anni al Cern?
Circa metà del personale degli acceleratori e dei servizi (circa 750 persone) lavoreranno direttamente sullo shut-down: di questi, 300 nel tunnel. Un’altra grossa fetta di personale sarà piuttosto impegnata nei nuovi studi e progetti (CLIC, LHC ad Alta Luminosità e Alta Energia, altri progetti di R&S).
Manca la fisica: ma il Cern lavora a pieno ritmo, proprio come negli anni di costruzione di LHC; dal punto di vista tecnico, il Cern è molto effervescente. Intanto i fisici lavoreranno ad analizzare la massa di dati raccolti. Per ora solo circa la meta dei dati LHC sono stati analizzati pienamente. Inoltre occorre analizzare bene le collisioni ioni-ioni, e mettere insieme la varie analisi: le sorprese non mancheranno (forse!).
Come procede il programma High Luminosity LHC?
Stiamo aspettando tre grossi risultati che dovrebbero arrivare in primavaera 2013: due test, entrambi in Usa, fondamentali per i nuovi magneti in Nb3Sn (un dipolo da 11 T, un quadrupolo da 12.5 T, e la prima cavità RF tipo Crab). Sono le principali tecnologie per l’upgrade, quindi siamo ad un punto importante. Nel frattempo sono state avviate discussioni con gli Usa e il Giappone per assicurarci un loro sostanziale contributo tecnico e finanziario all’upgrade (ci aspettiamo un contributo del 25%).
(Mario Gargantini)
