High Luminosity Large Hadron Collider
Il progetto "High Luminosity Large Hadron Collider" (HL-LHC) si propone di aumentare il rendimento di LHC dopo il 2025, innalzando così il potenziale di nuove scoperte nella fisica delle particelle elementari. L'obiettivo è di aumentare la luminosità di un fattore 10 rispetto l’attuale valore di LHC.
La luminosità è un indicatore importante della prestazione di un acceleratore: è proporzionale al numero di collisioni che si verificano in un determinato periodo di tempo. Quanto più alta è la luminosità, tanti più dati gli esperimenti possono raccogliere per consentire di osservare processi rari. L'alta luminosità LHC, che dovrebbe essere operativa dal 2025, consentirà studi precisi delle nuove particelle osservate mediante LHC, come il bosone di Higgs. Ciò consentirà l'osservazione dei processi rari e inaccessibili a livello sensibilità corrente del LHC. Ad esempio, l'alta luminosità LHC produrrà fino a 15 milioni di bosoni di Higgs all'anno, rispetto agli 1,2 milioni prodotti nei due anni 2011 e 2012.
Nella foto a sinistra è visibile il Sestupolo pronto per essere testato in elio liquido (temperatura 4,2 K) – febbraio 2016
Il gruppo magnete LASA partecipa al programma HL-LHC occupandosi del design, della costruzione e del collaudo di 5 diversi tipi di magneti superconduttori: i correttori di alto ordine. Sono magneti speciali necessari per correggere le imperfezioni qualità campo degli altri magneti principali. Sono il Quadrupolo skew, il Sestupolo normal e skew, l’Ottupolo normal e skew, il Decapolo normal e skew e il Dodecapole normal e skew.
Prototipo di Sestuplo
EuroCirCol & Future Circolar Collider
EuroCirCol è lo studio per sviluppare un progetto concettuale di infrastruttura di ricerca post-LHC basata su un Collider circolare per adroni con un'energia frontiera di 100 TeV.
Una nuova infrastruttura di ricerca di tale portata dipende dalla fattibilità di tecnologie chiave spinte al di là dello stato dell'arte attuale. Si rendono necessari disegni innovativi di magneti da acceleratore, per poter raggiungere i campi magnetici fino a 16 T con la qualità richiesta, e per progettare un sistema di vuoto criogenico in grado di far fronte ad una potenza di luce di sincrotrone senza precedenti. Gli effetti della collisione di due fasci da 50 TeV deve essere analizzato, per verificare i requisiti di ricerca fisica. Progressi sull'efficienza energetica, sull'affidabilità e sul contenimento dei costi sono i fattori chiave per costruire e gestire un tale acceleratore su una scala di tempo realistica.
Questo progetto, sostenuto dalla Comunità Europea, è parte dello studio del Future Circolar Collider sotto la leadership europea e con la cooperazione delle risorse a livello mondiale, per valutare i vantaggi di diversi scenari di accelerazione post-LHC. Esso costituisce il nucleo di una strategia coordinata a livello globale di attività convergenti.
Il principale risultato di EuroCirCol, un rapporto di progetto concettuale per le infrastrutture di ricerca, porrà le fondamenta di successive azioni di sviluppo delle infrastrutture nei prossimi decenni.
Il gruppo magnete LASA nell'attività EuroCirCol è incaricato di progettare un nuovo dipolo superconduttore ad alto campo magnetico (campo nel tubo del fascio 16 T) utilizzando cavi in Nb3Sn.
Design Elettromagetico
Esperienze passate del gruppo
L'esperienza nella progettazione di magneti superconduttori affonda le radici nel 1981, con la progettazione e la costruzione del ciclotrone superconduttore (poi installato presso il Laboratorio Nazionale INFN del Sud, Catania). Nel 1985-1990 il LASA progetta e segue la costruzione del solenoide superconduttore sottile per il Detector ZEUS del collisore protone-elettrone HERA a DESY.
Nella prima parte degli anni ‘90, il gruppo LASA è responsabile dello sviluppo e costruzione dei primi prototipi lunghi dei dipoli superconduttori di LHC, il cui pieno successo dei test ha contribuito alla prima approvazione e al lancio della costruzione di LHC e ha permesso all'industria italiana di assumere una posizione di primissimo rilievo nella costruzione di LHC.
Dal 1996 al 2004 il gruppo si dedica in maniera continuativa nella progettazione, costruzione, collaudo e messa in servizio del grande magnete toroidale per il rivelatore ATLAS, il grande esperimento di LHC, che, insieme con il detector CMS, ha scoperto il bosone di Higgs.
Dal 2007 al 2012 il LASA, con le Sezioni INFN di Genova e Salerno, è responsabile dello sviluppo e della costruzione di un dipolo superconduttivo rapidamente pulsato per la facility FAIR al GSI (Darmstadt, Germania). Il magnete lungo 4 m, con un campo di picco di 4,5 T e con una velocità di rampa di 1 T/s, è stato costruito dalla industria italiana ed è stato testato con successo nel nostro laboratorio nel 2012.
Una ricaduta e diretta integrazione con l'attività di ricerca del gruppo è la divulgazione dei temi legati alla radioattività a partire da quella naturale ma comprendendo anche quella artificiale. Questo si traduce in attività rivolte al pubblico, con particolare attenzione ai giovani delle Scuole Medie Superiori per renderli più consapevoli sui tali temi ed avvicinarli al mondo della Fisica, più specificatamente alla Fisica che riguarda la Salute dell'Uomo.
