Un nuovo strumento diagnostico a fascio sviluppato dai ricercatori del gruppo QUASAR dell’Università di Liverpool è ora pienamente operativo all’interno del Large Hadron Collider (LHC), l’acceleratore di particelle più potente del mondo. Ciò segna un progresso significativo nel campo della fisica degli acceleratori, consentendo un monitoraggio più preciso e non invasivo dei fasci di particelle ad alta energia.
La sfida della misurazione del raggio
Misurare le proprietà dei fasci di particelle a energie estreme è un compito complesso. I metodi tradizionali spesso interrompono i raggi stessi, compromettendo l’accuratezza degli esperimenti. Il nuovo dispositivo, noto come monitor Beam Gas Curtain (BGC), supera questa sfida fornendo misurazioni continue e non invasive durante tutto il ciclo operativo dell’LHC.
Come funziona la barriera antigas a fascio
Il monitor BGC utilizza un foglio ultrasottile di gas neon, una “tenda”, che interagisce con i fasci di protoni o ioni di piombo circolanti. Questa interazione produce deboli lampi di luce fluorescente, che vengono catturati da un sofisticato sistema ottico. Analizzando questi lampi, gli scienziati possono determinare la dimensione e la qualità del fascio con una precisione senza precedenti, dallo stadio di iniezione iniziale (450 GeV) fino all’energia di picco dell’LHC (6,8 TeV).
Anni di sviluppo culminano nel successo
La tecnologia alla base del monitor BGC è stata concepita e perfezionata nell’arco di un decennio all’interno del Gruppo QUASAR. Guidato dal professor Carsten P. Welsch, il team ha superato numerosi ostacoli tecnici, tra cui la compatibilità del vuoto, la progettazione ottica e l’integrazione del software. Il dispositivo è stato sottoposto a test approfonditi presso il Cockcroft Institute prima della sua installazione al CERN.
Prestazioni convalidate e impatto futuro
Le prestazioni del monitor BGC hanno superato le aspettative, fornendo misurazioni ad alta precisione sia per i fasci di protoni che per quelli di ioni pesanti. Una validazione indipendente conferma che i risultati sono strettamente allineati con la diagnostica consolidata dell’LHC, come il Beam Synchrotron Radiation Telescope e le scansioni di emittanza negli esperimenti ATLAS e CMS.
L’approvazione del monitor BGC per il funzionamento continuo (~2.000 ore all’anno) apre la porta a sistemi simili in altre importanti strutture di ricerca. Ciò include la European Spallation Source in Svezia, l’Electron Ion Collider negli Stati Uniti e persino le applicazioni di acceleratori medici.
“Questo risultato dimostra come l’innovazione basata sulle università può plasmare direttamente gli strumenti che mantengono in funzione i più grandi strumenti scientifici del mondo”, ha affermato il professor Welsch. “È un momento di grande orgoglio per Liverpool e per tutti gli studenti e ricercatori che hanno contribuito a questo straordinario viaggio”.
Il monitor BGC rappresenta un significativo passo avanti nella tecnologia degli acceleratori, consentendo un controllo e un monitoraggio più precisi dei fasci di particelle nelle principali strutture scientifiche del mondo
