Un multipletto su un banco di prova nella nuova struttura di prova progettata e costruita nell'edificio 180 del CERN. Credito:CERN
I primissimi magneti superconduttori sono stati testati al CERN per NUSTAR (Nuclear Structure Astrophysics and Reactions), uno degli esperimenti al futuro Facility International for Antiproton and Ion Research (FAIR), attualmente in costruzione presso il laboratorio GSI (il Centro Helmholtz per la ricerca sugli ioni pesanti a Darmstadt, Germania).
FAIR dovrebbe iniziare la messa in servizio dei suoi primi esperimenti nel 2025. Si tratta di una struttura di accelerazione multiuso che fornirà fasci, dai protoni agli ioni di uranio, con una vasta gamma di intensità ed energie, oltre a fasci secondari di antiprotoni e rari isotopi. Consentirà agli scienziati di produrre e studiare reazioni che coinvolgono stati adronici rari esotici o rari, nuclei radioattivi a vita molto breve.
Il progetto è stato avviato il 4 ottobre 2010, quando nove paesi partner (Finlandia, Francia, Germania, India, Polonia, Romania, Russia, Slovenia e Svezia) hanno firmato un accordo intergovernativo per la costruzione e il funzionamento di FAIR. Il Regno Unito ha aderito al progetto come membro associato nel 2013, e la Repubblica Ceca è un aspirante partner.
Nell'ambito di un accordo di collaborazione tra l'Organizzazione e GSI-FAIR siglato nel 2012, 56 gruppi magnetici destinati al separatore di super-frammenti (SuperFRS), il dispositivo centrale dell'esperimento NUSTAR, sarà interamente testato e convalidato al CERN.
Così, 32 multipletti e 24 dipoli saranno testati presso il Laboratorio. Per questo scopo, una nuova struttura di prova è stata appositamente progettata e costruita nell'edificio 180 del CERN per convalidare non meno di 30 tipi di magneti. Tre banchi prova sono stati creati da esperti del CERN e del GSI per ospitare fino a 7 metri di lunghezza, Gruppi magnetici alti 3,5 metri. I più pesanti pesano fino a 70 tonnellate, più di due volte il peso di un dipolo LHC. "È stato sviluppato un sistema criogenico ampio e complesso, combinando due unità di preraffreddamento/riscaldamento e un frigorifero ad elio liquido da 4,5 K, " spiega Antonio Perin, leader del pacchetto di lavoro per il sistema criogenico. "L'impianto è progettato per il funzionamento continuo:le prove di validazione vengono eseguite su un banco, mentre la seconda panchina si sta raffreddando e la terza si sta riscaldando; la sequenza di test dura circa sei settimane per ogni magnete." Durante i test, i magneti sono alimentati alla loro corrente nominale e il loro campo magnetico è accuratamente mappato. I sistemi di alimentazione e di misura magnetica sono stati adattati al nuovo impianto di prova, che è stato reso possibile grazie alla combinazione unica di competenze esistenti al CERN.
"Attualmente stiamo testando i primi magneti della serie; quelli della serie saranno consegnati l'anno prossimo. Tutti i 56 gruppi di magneti dovrebbero essere testati entro il 2026, "dice Germana Riddone, Coordinatore tecnico del progetto del CERN. "Molti gruppi del CERN e partner GSI sono stati coinvolti nell'installazione di successo della nuova struttura di prova e nella sua messa in servizio, e sono ancora adesso per i test di validazione. Questa collaborazione con GSI è un ottimo esempio di come il CERN lavori a stretto contatto con le infrastrutture nazionali e di come ciò aggiunga valore reciproco. Siamo davvero felici di comunicare che tutto sta procedendo senza intoppi e secondo il piano aggiornato".