Una delle prime due cavità del granchio durante la costruzione in una camera bianca al CERN. Credito:Ulysse Fichet/CERN
Non ti pizzicano e non li troverai sulla spiaggia. Il nome delle nuove cavità del granchio a radiofrequenza non ha nulla a che fare con il loro aspetto ed è semplicemente illustrativo dell'effetto che avranno sui fasci di protoni circolanti.
Le cavità dei granchi aiuteranno ad aumentare la luminosità delle collisioni nell'LHC ad alta luminosità (HL-LHC), il futuro aggiornamento dell'LHC previsto dopo il 2025. La luminosità di un collisore è proporzionale al numero di collisioni che si verificano in una data quantità di tempo. Maggiore è la luminosità, più collisioni, e più dati gli esperimenti possono raccogliere per consentire loro di osservare processi rari.
Attualmente, due cavità superconduttrici di granchio sono state prodotte al CERN e inserite in un criostato appositamente progettato, che li manterrà alla loro temperatura di esercizio di due kelvin. Attualmente nelle fasi finali di test, saranno installati nel Super Proton Synchrotron (SPS) durante la sosta tecnica invernale di quest'anno. Nel 2018, saranno testati per la prima volta con un fascio di protoni.
Le travi nell'LHC sono fatte di grappoli, ciascuno contenente miliardi di protoni. Sono simili a treni con carrozze piene di miliardi di passeggeri. Nell'LHC, i due fasci di protoni controcircolanti si incontrano con un piccolo angolo di incrocio nel punto di collisione degli esperimenti.
Ciò che rende speciali le cavità del granchio è la loro capacità di "inclinare" i grappoli di protoni in ogni raggio, massimizzando la loro sovrapposizione nel punto di collisione. In questo modo ogni singolo protone del grappolo è costretto a passare per tutta la lunghezza del grappolo opposto, che aumenta la probabilità che entri in collisione con un'altra particella. Dopo essere stato inclinato, il movimento dei grappoli di protoni sembra essere laterale, proprio come un granchio.
Il montaggio dell'alloggiamento della cavità del granchio, un criostato che fungerà da thermos ad alte prestazioni, riducendo il carico termico e mantenendo le cavità alla loro temperatura di esercizio. Credito:Maximilien Brice/CERN
Un'illustrazione dell'effetto delle cavità del granchio sui grappoli di protoni. Credito:CERN