Dopo cinque anni di lavoro, I fisici dell'EPFL, insieme a circa 800 ricercatori internazionali coinvolti nel progetto LHCb del CERN, hanno appena compiuto un passo importante costruendo un nuovo rivelatore, un inseguitore a fibra scintillante soprannominato SciFi, per raccogliere più dati dal collisore.

Il Large Hadron Collider (LHC) al CERN, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare, produce centinaia di milioni di collisioni di protoni al secondo. Ma i ricercatori che lavorano all'esperimento Large Hadron Collider beauty (LHCb), che coinvolge fisici dell'EPFL, può registrare solo 2, 000 di quelle collisioni, utilizzando uno dei rilevatori installati sull'acceleratore. Quindi alla fine, questa meraviglia tecnologica lascia i fisici a desiderare di più. Sono convinti che il vasto volume di dati non acquisiti contenga le risposte a diverse domande irrisolte.

Nella fisica delle particelle elementari, il Modello Standard - la teoria che meglio descrive i fenomeni in questo campo - è stato ampiamente provato e testato, eppure i ricercatori sanno che il puzzle non è completo. Ecco perché stanno studiando fenomeni che non sono presi in considerazione dal Modello Standard. Questa ricerca di "nuova fisica" cerca di spiegare la scomparsa dell'antimateria dopo il Big Bang e la natura della materia oscura che, sebbene rappresenti circa il 30% dell'universo, può essere rilevato solo da misurazioni astronomiche a questo punto.

"Per estrarre maggiori informazioni dai dati di LHC, abbiamo bisogno di nuove tecnologie per il nostro rilevatore LHCb, " afferma Aurelio Bay del Laboratorio di fisica delle alte energie dell'EPFL. L'EPFL ha collaborato con diversi istituti di ricerca per sviluppare la nuova attrezzatura che aggiornerà l'esperimento nel 2020.

Utilizzo della fibra scintillante per rilevare le particelle

Dopo cinque anni di lavoro, I fisici dell'EPFL, insieme a circa 800 ricercatori internazionali coinvolti nel progetto LHCb, hanno appena compiuto un importante passo preliminare verso il miglioramento significativo delle loro apparecchiature sperimentali. Hanno deciso di costruire un nuovo rivelatore:un inseguitore a fibra scintillante soprannominato SciFi.

Costruzione del localizzatore, che incorpora 10, 000 chilometri di fibre scintillanti ciascuna con un diametro di 0,25 mm, è già iniziato. Quando le particelle li attraversano, le fibre emetteranno segnali luminosi che verranno captati da diodi amplificatori di luce. Le fibre scintillanti saranno disposte in tre pannelli di cinque metri per sei, installato dietro un magnete, dove le particelle escono dal punto di collisione dell'acceleratore LHC. Le particelle passeranno attraverso molti di questi "stuoie" di fibre e depositeranno parte della loro energia lungo il percorso, producendo alcuni fotoni di luce che verranno poi trasformati in un segnale elettrico.

I dati su come le particelle attraversano le fibre saranno sufficienti per ricostruire la loro traiettoria. I fisici utilizzeranno quindi queste informazioni per ripristinare il loro stato fisico primitivo. "Quello che faremo essenzialmente è tracciare il viaggio di queste particelle fino al loro punto di partenza. Questo dovrebbe darci un'idea di cosa è successo 14 miliardi di anni fa, prima che l'antimateria scomparisse, lasciandoci con la questione che abbiamo oggi, "dice Baia.

Enormi flussi di dati

SciFi è un componente chiave per acquisire dati alla massima velocità, in quanto include filtri progettati per preservare solo i dati utili. In un mondo ideale, i fisici raccoglierebbero e analizzerebbero tutti i dati senza bisogno di usare troppi filtri. Ma ciò comporterebbe una quantità enorme di dati.

"Forse siamo già al limite, perché ovviamente dobbiamo salvare i dati da qualche parte. Prima utilizziamo la memoria magnetica e poi distribuiamo i dati sul GRID LHC, che comprende macchine in Italia, Paesi Bassi, Germania, Spagna, al CERN, e in Francia e nel Regno Unito. Molti paesi stanno partecipando, e numerosi studi su questi dati sono in corso contemporaneamente, aggiunge Bay. Indica lo schermo del suo computer:il rosso si usa per indicare i programmi che non funzionano bene o quelli che da diversi giorni cercano di essere inseriti tra le priorità.

Bay inserisce perfettamente questa iniziativa nella prospettiva di un fisico: "Se l'LHC non ha abbastanza potenza per scoprire nuova fisica, è tutto finito per la mia generazione di fisici! Dovremo inventarci una nuova macchina, per la prossima generazione».