Le collisioni ad alta energia di ioni pesanti come i nuclei di piombo all'LHC ricreano il plasma di quark e gluoni:il fluido più caldo e denso mai studiato in laboratorio. Oltre allo studio delle proprietà del plasma di quark-gluoni, il programma ALICE copre un'ampia gamma di argomenti che coinvolgono le interazioni forti, come la determinazione della struttura dei nuclei e le interazioni tra particelle instabili, come presentato nell'articolo "Un viaggio attraverso il plasma di quark-gluoni plasma e oltre."

Sistema di tracciamento interno (ITS3)

L'attuale Inner Tracking System di ALICE, installato per la corsa in corso dell'LHC, è il più grande rilevatore di pixel mai realizzato al mondo, con 10 m ² di area di silicio attivo e quasi 13 miliardi di pixel. Il nuovo sistema di tracciamento interno, ITS3, si basa sull'uso riuscito di sensori di pixel attivi monolitici e porta questo concetto a un livello superiore.

"ALICE è come una fotocamera ad alta risoluzione, che cattura dettagli complessi delle interazioni delle particelle. ITS3 è pronto per aumentare la risoluzione di puntamento delle tracce di un fattore 2 rispetto all'attuale rilevatore ITS," hanno affermato Alex Kluge e Magnus Mager, responsabili di progetto di ITS3. "Ciò migliorerà notevolmente le misurazioni della radiazione termica emessa dal plasma di quark-gluoni e fornirà informazioni sulle interazioni dei quark fascino e bellezza quando si propagano attraverso il plasma."

I sensori ITS3 hanno uno spessore di 50 µm e una larghezza di 26×10 cm ² . Per raggiungere questo obiettivo, è stata utilizzata una nuova tecnologia di cucitura per collegare insieme i singoli sensori in una grande struttura. Questi sensori possono ora essere piegati attorno al fascio in una forma veramente cilindrica. Il primo strato verrà posizionato a soli 2 mm dal beampipe e 19 mm dal punto di interazione. Ora può essere raffreddato dall'aria invece che dall'acqua e ha una struttura di supporto molto più leggera, riducendo significativamente i materiali e il loro effetto sulle traiettorie delle particelle osservate nel rilevatore.

Calorimetro diretto (FoCal)

Il rivelatore FoCal è costituito da un calorimetro elettromagnetico (FoCal-E) e un calorimetro adronico (FoCal-H). FoCal-E è un calorimetro altamente granulare composto da 18 strati di sensori in silicone, ciascuno piccolo quanto 1×1 cm ² e due strati speciali aggiuntivi con pixel di 30×30 μm ² . FoCal-H è costituito da tubi capillari in rame e fibre scintillanti.

"Misurando i fotoni inclusivi e le loro correlazioni con i mesoni neutri e la produzione di getti e charmonia, FoCal offre una possibilità unica per un'esplorazione sistematica della QCD nel piccolo Bjorken-x. FoCal estende la portata di ALICE aggiungendo nuove funzionalità per esplorare i struttura partonica x piccola di nucleoni e nuclei," ha affermato Constantin Loizides, leader del progetto FoCal presso la collaborazione ALICE.

I prototipi FoCal di nuova costruzione sono stati recentemente testati con raggi nel complesso dell'acceleratore del CERN, al Proton Synchrotron e al Super Proton Synchrotron, dimostrando le loro prestazioni in linea con le aspettative delle simulazioni dei rilevatori.

I progetti ITS3 e FoCal hanno raggiunto l'importante traguardo di completare i rapporti di progettazione tecnica, che sono stati approvati dai comitati di revisione del CERN nel marzo 2024. La fase di costruzione di ITS3 e FoCal inizia ora, con i rilevatori che saranno installati all'inizio del 2028 in per essere pronti per l'acquisizione dei dati nel 2029.