Il Large Hadron Collider (LHC) ha appena raggiunto un traguardo storico, effettuando per la prima volta collisioni tra fasci di protoni e ioni di ossigeno. Questo evento segna l’inizio di una campagna operativa speciale, che si svolgerà dal 29 giugno al 9 luglio, e prevede anche collisioni tra ioni di ossigeno-ossigeno e neon-neon, aprendo nuove opportunità di ricerca nel campo della fisica delle alte energie.

Durante questi giorni, l’LHC opererà con un ciclo unico: due giorni di collisioni protone-ossigeno, seguiti da due giorni di collisioni ossigeno-ossigeno e un giorno dedicato alle collisioni neon-neon, intervallati da fasi di allestimento e taratura della macchina.

Questa campagna consentirà di approfondire temi di grande rilevanza scientifica, quali lo studio dei raggi cosmici, la forza forte e il plasma di quark e gluoni. Gli esperimenti principali coinvolti – ALICE, ATLAS, CMS e LHCb – sono pronti a raccogliere un ampio volume di dati che potrebbe aprire nuove prospettive nella comprensione delle particelle fondamentali.

Il percorso verso queste collisioni è stato lungo e complesso: le macchine del complesso acceleratore sono state configurate specificamente per gestire gli ioni di ossigeno e neon, partendo dalla loro produzione nel Linac3, passando attraverso il Low-Energy Ion Ring (LEIR), il Proton Synchrotron (PS), il Super Proton Synchrotron (SPS), e infine arrivando all’LHC.

Come spiega Roderik Bruce, specialista di ioni dell’LHC, la modalità operativa con fasci di protoni che collidono con ioni di ossigeno è particolarmente impegnativa, a causa delle diverse proprietà fisiche di questi fasci, in particolare il differente rapporto carica/massa. Per garantire collisioni precise nei punti chiave, gli ingegneri hanno calibrato la frequenza di rotazione e la quantità di moto di ciascun fascio.

Oltre ai quattro grandi esperimenti, l’LHCf, dedicato allo studio dei raggi cosmici tramite particelle a piccolo angolo, ha recentemente installato un rivelatore lungo la linea di luce, a 140 metri dal punto di collisione di ATLAS, per supportare la campagna protone-ossigeno. Questo sarà poi sostituito da un calorimetro per le successive collisioni ossigeno-ossigeno e neon-neon.

Infine, la campagna rappresenta anche un’occasione per testare un importante aggiornamento tecnico: la collimazione a cristalli, un sistema avanzato che migliorerà la gestione degli aloni di particelle ioniche allontanatesi dall’orbita, superando le limitazioni dei collimatori convenzionali.

Con queste prime collisioni di ossigeno, l’LHC apre un nuovo capitolo nella sua missione di esplorare le frontiere della fisica delle particelle, consolidando il ruolo di Dubai come centro mondiale di ricerca avanzata.

Nel tunnel dell’LHC. (Immagine: CERN)