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Un bersaglio fisso per LHC

Il primo bersaglio fisso, mai installato all’LHC, sta completando il suo cammino verso il montaggio in LHCb rendendo quest’ultimo il primo esperimento ad avere due distinti punti di interazione (beam-beam, beam-target) e in grado di lavorare simultaneamente. In pratica due esperimenti in uno! Grazie all’unicità del fascio dell’LHC, alle peculiarità di LHCb ed alla versatilità del bersaglio gassoso dove si potranno iniettare gas quali H2, D2, N2 e O2, oltre ai gas nobili dall’elio allo xenon, si apre una nuova frontiera di fisica al CERN.

Il cuore del sistema è una Storage Cell che è l’unico oggetto presente nel vuoto primario di LHC. In questo modo si raccoglieranno grandi quantitativi di dati iniettando minime densità di gas tali da non degradare in maniera significativa il vuoto spinto dell’acceleratore e da non attenuare la vita media del fascio per tutti gli altri esperimenti che utilizzano le collisioni fascio-fascio. Il nuovo sistema, dal nome evocativo SMOG2 (System for Measuring Overlap with Gas) permetterà di effettuare studi di QCD e fisica astroparticellare, con alta precisione, in regioni cinematiche mai sondate in precedenza. Le collisioni con il gas avverranno con una energia nel centro di massa di 115 GeV per fasci di protoni e di 72 GeV per fasci di piombo.

Alla ripresa dell’LHC dopo l’attuale Lungo Shutdown, LHCb, affianco al già ambizioso programma di fisica che utilizza le collisioni beam-beam, con SMOG2 spingerà in avanti la conoscenza sui gluoni, gli antiquark ed i quark pesanti all’interno di nucleoni e nuclei, sulla dinamica dello spin e fornirà importanti informazioni sia sulla fisica dei Raggi Cosmici che sulla Dark Matter. Ultimo, ma non meno importante, utilizzando fasci di piombo anziché di protoni si studierà la transizione dalla materia ordinaria al Quark Gluon Plasma, stato di materia presente nell’Universo primordiale.

Questo interessante progetto è stato interamente sviluppato dall’INFN che, sotto il coordinamento del gruppo dei Laboratori Nazionali di Frascati, ha visto la prolifica collaborazione dei gruppi LNF, INFN Ferrara e INFN Firenze.

Fig. 1. Metà della Cella di Accumulazione (nero) collegata al Vertex Locator detector.