Il consiglio di ricerca del CERN ha approvato il Forward Search Experiment, dando il via libera all'assemblea, installazione e utilizzo di uno strumento che cercherà nuove particelle fondamentali al Large Hadron Collider di Ginevra, Svizzera.

Iniziato dai fisici dell'Università della California, Irvine, il progetto quinquennale FASER è finanziato da sovvenzioni di $ 1 milione ciascuna dalla Heising-Simons Foundation e dalla Simons Foundation – con il supporto aggiuntivo del CERN, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare.

L'obiettivo di FASER è trovare la luce, particelle estremamente debolmente interagenti che finora sono sfuggite agli scienziati, anche negli esperimenti ad alta energia condotti all'LHC gestito dal CERN, il più grande acceleratore di particelle al mondo.

"Sette anni fa, scienziati hanno scoperto il bosone di Higgs al Large Hadron Collider, completando un capitolo nella nostra ricerca dei mattoni fondamentali dell'universo, ma ora stiamo cercando nuove particelle, " ha dichiarato il co-leader di FASER Jonathan Feng, Professore UCI di fisica e astronomia. "Il problema della materia oscura mostra che non sappiamo di cosa sia fatta la maggior parte dell'universo, quindi siamo sicuri che ci siano nuove particelle là fuori."

Feng, un fisico teorico, saranno affiancati da collaboratori del CERN e da altri scienziati provenienti da istituti di ricerca in Europa, Cina, Giappone e Stati Uniti. Il team FASER sarà composto da 30 a 40 membri, relativamente piccolo rispetto ad altri gruppi che conducono esperimenti all'LHC.

Lo strumento FASER è anche compatto, misura circa 1 metro di diametro e 5 metri di lunghezza. Sarà posizionato in un punto specifico lungo il circuito di 16 miglia dell'LHC, circa 480 metri (1, 574 piedi) di distanza dalla massiccia, strumento a sei piani utilizzato dalla collaborazione ATLAS per scoprire il bosone di Higgs.

Quando i fasci di protoni passano attraverso il punto di interazione dello strumento ATLAS, possono creare nuove particelle che passeranno attraverso il cemento nel tunnel LHC e poi nello strumento FASER, che seguiranno e misureranno il progresso del loro decadimento. FASER raccoglierà i dati ogni volta che ATLAS è operativo.

"Uno dei vantaggi del nostro design è che siamo stati in grado di prendere in prestito molti dei componenti di FASER:rilevatori di silicio, calorimetri ed elettronica – dalle collaborazioni ATLAS e LHCb, "ha detto Jamie Boyd, Ricercatore del CERN e co-portavoce del progetto. "Questo ci consente di assemblare uno strumento che costa quasi centinaia di volte meno dei più grandi esperimenti dell'LHC".

Un altro vantaggio è il rapido programma di costruzione di FASER. Secondo il fisico sperimentale FASER Dave Casper, professore associato di fisica e astronomia UCI, gli studenti laureati che si uniscono al team ora saranno in grado di partecipare al ciclo di vita completo dell'esperimento - dall'assemblaggio e installazione alla raccolta di dati e alla comunicazione dei risultati - qualcosa che gli scienziati su progetti LHC più grandi, alcuni dei quali hanno impiegato decenni per progettare e costruire, poteva solo sognare.

Il rilevatore FASER, che sarà uno dei soli otto strumenti di ricerca presso l'LHC, è in fase di costruzione e installazione durante l'attuale pausa del collisore e raccoglierà dati dal 2021 al 2023. L'LHC verrà nuovamente spento dal 2024 al 2026. Durante quel periodo, il team spera di installare il rilevatore FASER 2 più grande, che sarà in grado di svelare una gamma ancora più ampia di misteri, particelle nascoste.

Quest'area di ricerca ha forti legami con gli sforzi passati dell'UCI. Il membro fondatore della facoltà Frederick Reines ha vinto il Premio Nobel nel 1995 per la sua co-scoperta dei neutrini nel 1956.

"In un certo senso, stiamo seguendo quella tradizione cercando particelle di luce che interagiscono in modo estremamente debole, come il neutrino, Feng ha detto. "Ora sappiamo che i neutrini costituiscono una parte dell'universo, ma molto meno dell'1 per cento della materia oscura. Stiamo cercando di scoprire cosa compone il resto".