Questa settimana, oltre 600 scienziati si sono incontrati a Venezia per discutere la futura direzione della fisica delle particelle europea nel contesto globale. L’Open Symposium rappresenta un passo importante nell’aggiornamento in corso della Strategia Europea per la Fisica delle Particelle (ESPP), offrendo ai fisici delle particelle in Europa e nel resto del mondo l’opportunità di valutare le priorità scientifiche e gli approcci tecnologici per il futuro a medio e lungo termine. 

Le raccomandazioni della Strategia, che rifletteranno le ambizioni e le priorità della comunità, dovrebbero essere presentate al Consiglio del CERN all’inizio del 2026. I progetti vengono approvati dal Consiglio attraverso un processo decisionale separato, tenendo conto delle raccomandazioni della Strategia e di altre considerazioni.

Il precedente aggiornamento dell’ESPP del 2020 ha sottolineato l’importanza di garantire la continua leadership scientifica e tecnologica dell’Europa. Basandosi sulla scoperta del bosone di Higgs al Large Hadron Collider (LHC) del CERN, ha raccomandato una “fabbrica di Higgs” elettrone-positrone come prossima struttura di massima priorità dopo la fine del ciclo di vita operativo dell’LHC nel 2041, e che l’Europa dovrebbe avere l’ambizione a lungo termine di gestire un acceleratore protone-protone alle massime energie raggiungibili.

“È giunto il momento di forgiare un futuro brillante per il nostro settore in Europa, insieme ai nostri partner globali”, ha dichiarato Fabiola Gianotti, Direttore Generale del CERN. “I risultati ottenuti dalla comunità mondiale del CERN nell’implementazione dell’aggiornamento ESPP 2020 dimostrano che siamo una comunità forte, in grado di progettare, costruire e gestire strutture di straordinaria complessità che superano costantemente le aspettative. Questa è la nostra risorsa più preziosa mentre ci prepariamo a progetti ancora più ambiziosi.”

Un totale di 266 contributi provenienti dalla comunità, che abbracciano tutti gli aspetti della fisica delle particelle, hanno costituito la base per le vivaci discussioni durante l’Open Symposium, durato una settimana. Partecipanti provenienti da quasi 40 paesi, tra cui molti ricercatori all’inizio della carriera, hanno espresso la necessità di un programma di ricerca ambizioso e innovativo che mantenga il CERN come centro leader mondiale per la fisica dei collisori, garantendo al contempo un programma diversificato che massimizzi la portata della fisica e includa approcci complementari ai collisori. I contributi di ricercatori di settori limitrofi hanno inoltre dimostrato le ricche connessioni tra la fisica delle particelle e la fisica nucleare e astroparticellare.

Identificare il più promettente acceleratore di particelle principale per sostituire l’LHC al CERN è uno degli obiettivi principali dell’aggiornamento ESPP del 2026. In risposta diretta all’aggiornamento della strategia del 2020, è stato condotto uno studio di fattibilità per un Future Circular Collider (FCC) che potrebbe ospitare un acceleratore di elettroni-positroni con una circonferenza di 91 km, seguito da un acceleratore protone-protone di frontiera energetica nello stesso tunnel, e il rapporto è stato pubblicato a marzo 2025. Oltre all’FCC, altri progetti in fase di valutazione nell’arco temporale pertinente includono un acceleratore lineare di elettroni-positroni al CERN e acceleratori più piccoli che riutilizzerebbero il tunnel dell’LHC. Sono stati compiuti notevoli progressi anche verso un acceleratore di muoni, ma sono ancora necessari diversi anni di ricerca e sviluppo per dimostrarne la fattibilità.

I contributi nazionali ricevuti finora dai membri delle comunità di fisica delle alte energie nei 25 Stati membri del CERN indicano un ampio sostegno al programma FCC, grazie al suo eccezionale potenziale scientifico e al suo valore strategico a lungo termine. A sottolineare l’importanza di un dialogo e di una valutazione continui, le discussioni sulle opzioni alternative proseguiranno. Diversi passaggi importanti restano ancora da compiere prima che le raccomandazioni dell’ESPP siano finalizzate. I comitati di esperti dell’ESPP stanno lavorando a una valutazione comparativa dei futuri acceleratori proposti in termini di potenziale fisico, impatto ambientale e sostenibilità, maturità tecnica, costi, risorse umane necessarie e tempi di implementazione.

“Sono lieto di constatare che le raccomandazioni dell’aggiornamento ESPP 2020 e la loro implementazione tramite lo studio di fattibilità dell’FCC godono di un ampio sostegno da parte della stragrande maggioranza della comunità della fisica delle alte energie e dei massimi esperti”, ha dichiarato Costas Fountas, Presidente del Consiglio del CERN. “La scoperta del bosone di Higgs all’LHC nel 2012 ha segnato l’inizio di un nuovo percorso di scoperta che può essere realizzato solo da un futuro acceleratore con il programma di ricerca più ampio e potente, e il Consiglio del CERN attende con impazienza le raccomandazioni definitive della comunità.”

Le conclusioni dell’ESPP sono attese con impazienza, poiché i ritardi nel raggiungimento di un accordo su quale acceleratore dovrebbe seguire l’LHC sono visti dalla comunità come un rischio per la leadership del CERN e per la sua capacità di attrarre l’interesse degli scienziati di tutto il mondo.

Dopo il ricco dialogo svoltosi durante l’Open Symposium, le discussioni proseguiranno nei prossimi mesi. Insieme a una seconda tornata di contributi da parte delle comunità nazionali, che dovranno essere presentati entro il 14 novembre, questi costituiranno la base per le raccomandazioni definitive della Strategia, che saranno redatte a dicembre.

 “Sono lieto di vedere così tanti colleghi europei e non solo partecipare attivamente al dibattito sul contributo scientifico ricevuto dalla comunità della fisica delle particelle, al fine di definire il prossimo grande progetto di acceleratore che consentirà al CERN e all’Europa di mantenere il loro ruolo di leadership nel nostro campo”, ha dichiarato Karl Jakobs, Segretario Strategico . “Sono stati inoltre discussi gli obiettivi e le priorità scientifiche in altri settori della fisica. Prevediamo ulteriori contributi e discussioni di ampio respiro, mentre l’aggiornamento dell’ESPP del 2026 entra nella fase finale.”

Gli acceleratori di particelle consentono una ricerca unica sui costituenti fondamentali dell’Universo e richiedono tempi di progettazione e costruzione di decenni. La scoperta del bosone di Higgs al Large Hadron Collider del CERN nel 2012 ha segnato una svolta in questo campo. Dopo oltre 50 anni di ricerche premiate con il Nobel e incentrate sulla definizione del Modello Standard della fisica delle particelle, ci troviamo ora di fronte a profondi interrogativi su ciò che si cela al di là di esso: la natura della materia e dell’energia oscura, la ragione della preponderanza della materia sull’antimateria e l’origine dello spazio e del tempo, solo per citarne alcuni.

Essendo la particella elementare più semplice ma meno compresa, il bosone di Higgs è potenzialmente collegato a molti di questi misteri in sospeso. Per approfondire ulteriormente l’argomento, i fisici devono misurarne le proprietà e le interazioni con un dettaglio ultrafine. L’aggiornamento dell’ESPP del 2020 ha quindi raccomandato un acceleratore elettrone-positrone “fabbrica di Higgs” come prossima struttura di massima priorità e che l’Europa dovrebbe avere l’ambizione a lungo termine di gestire un acceleratore protone-protone alle massime energie raggiungibili. A seguito di questa raccomandazione, il CERN ha condotto lo studio di fattibilità del Future Circular Collider e ha presentato il suo rapporto finale come input per l’aggiornamento dell’ESPP nel marzo 2025. Altre proposte mature per una fabbrica di Higgs nell’intervallo temporale pertinente sono impianti di acceleratori lineari.

Lanciato dal Consiglio del CERN nel marzo 2024, l’aggiornamento ESPP del 2026 mira a sviluppare un piano visionario e concreto che contribuisca significativamente alla conoscenza umana nella fisica fondamentale, in particolare attraverso la realizzazione del prossimo progetto di punta del CERN. Si prevede inoltre che il processo definisca la priorità per opzioni alternative da perseguire qualora il progetto prescelto non si riveli fattibile o competitivo.

In preparazione dell’Open Symposium, un totale di 266 proposte per l’aggiornamento dell’ESPP del 2026 sono state elaborate da gruppi di esperti. Gli atti del Simposio saranno raccolti in un Physics Briefing Book che costituirà la base per una sessione di redazione che si terrà dall’1 al 5 dicembre. Si prevede che l’European Strategy Group presenti l’aggiornamento della strategia raccomandato al Consiglio del CERN all’inizio del 2026.

Informazioni sul CERN
Il CERN, l’Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare, è uno dei principali laboratori al mondo per la fisica delle particelle. L’Organizzazione si trova al confine tra Francia e Svizzera, con sede a Ginevra. I suoi Stati membri sono: Austria, Belgio, Bulgaria, Repubblica Ceca, Danimarca, Estonia, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Ungheria, Israele, Italia, Paesi Bassi, Norvegia, Polonia, Portogallo, Romania, Serbia, Slovacchia, Slovenia, Spagna, Svezia, Svizzera e Regno Unito. Cipro è uno Stato membro associato in fase di pre-adesione. Brasile, Croazia, India, Lettonia, Lituania, Pakistan, Turchia e Ucraina sono Stati membri associati. Giappone e Stati Uniti d’America hanno attualmente lo status di osservatore, così come l’Unione Europea e l’UNESCO. Lo status di osservatore del JINR è sospeso in conformità con la risoluzione del Consiglio del CERN del 25 marzo 2022.

Rappresentazione artistica di un possibile Future Circular Collider e di una collisione di particelle (immagine: PIXELRISE e CERN)