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Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
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Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

belleIl rivelatore Belle II è ora in posizione nel punto di collisione dell’acceleratore SuperKEKB, al laboratorio KEK, in Giappone. È stato così portato a termine un nuovo fondamentale passo verso l’inizio dell’attività scientifica di quello che sarà l’acceleratore di più alta intensità al mondo. Nel pomeriggio dell’11 aprile, è stato, infatti, completato con successo il “roll-in”, cioè il posizionamento dell’intero sistema del rivelatore Belle II sulla linea di fascio delle particelle, operazione che segue il completamento nell’area di assemblaggio del montaggio e dell'integrazione dei vari componenti del rivelatore. Belle II, alto 8 metri, costituito da sette sotto-rivelatori, con un peso totale di circa 1400 tonnellate, è stato spostato lentamente e con estrema cautela di circa 13 metri, dal punto di assemblaggio al punto di collisione del fascio, appunto. Ed è ora pronto a raccogliere i dati delle future collisioni prodotte dall’acceleratore, previste per l’inizio del prossimo anno.
“L’obiettivo scientifico dell’esperimento è l’esplorazione della fisica oltre il modello standard”, spiega Francesco Forti, dell’Università ed INFN di Pisa, presidente del comitato esecutivo dell’esperimento, “una fisica ad oggi ignota, e che speriamo possa essere chiarita attraverso le misure di altissima precisione che Belle II potrà effettuare.”
L’esperimento Belle II è frutto di una collaborazione internazionale, di cui fanno parte oltre 700 fisici e ingegneri provenienti da 23 paesi, e alla quale l’Italia con l’INFN contribuisce in modo determinante. La comunità italiana dell’INFN impegnata in Belle II è composta di più di 70 scienziati provenienti da nove sezioni e laboratori INFN e Università (Napoli, Padova, Perugia, Pisa, Torino, Trieste, Roma1-Enea Casaccia, Roma3, Laboratori Nazionali di Frascati), coordinati da Giuseppe Finocchiaro dei Laboratori Nazionali di Frascati (LNF). I gruppi italiani sono impegnati nella costruzione di vari elementi chiave dell’esperimento: il rivelatore di vertice (SVD), necessario per la misura di precisione del punto in cui le particelle decadono, il sistema di identificazione di particelle (TOP), che permette il riconoscimento delle particelle che attraversano il rivelatore, il calorimetro elettromagnetico (ECL), capace di misurare l’energia delle particelle, e il rivelatore di muoni e mesoni K (KLM). Inoltre l’Italia assicura un notevole contributo ai mezzi di calcolo necessari per l’analisi dell’enorme quantità di dati che l’esperimento raccoglierà.
Nell’acceleratore SuperKEKB, che è il primo acceleratore per la ricerca in fisica fondamentale a entrare in funzione dopo l’LHC al CERN di Ginevra, i fasci di elettroni e positroni si scontreranno a con energie di 7 e 4 miliardi di elettronvolt (GeV) rispettivamente, producendo un enorme numero di particelle con quark beauty e charm, e leptoni tau, anche grazie allo schema innovativo detto dei “nano-beams”, originariamente proposto dal fisico italiano Pantaleo Raimondi. Le prime collisioni sono avvenute nel 2016, durante un primo periodo di messa in operazione dell’acceleratore, in cui i gruppi italiani hanno giocato un ruolo fondamentale nella misura dei fondi, cioè di quegli eventi indesiderati causati dal funzionamento dell’acceleratore e che disturbano la presa dati ordinaria. È interessante notare come uno dei meccanismi più importanti che determinano tali fondi prenda il nome da Bruno Touschek (1921-1978), brillante fisico austriaco e pioniere dello sviluppo dei collisori elettrone-positrone, realizzati per la prima volta nel mondo negli anni ’60 del secolo scorso ai Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN.
Quando SuperKEKB entrerà in funzione a pieno regime, raggiungendo una luminosità 40 volte superiore a quanto ottenuto fino ad oggi, le particelle prodotte nelle collisioni saranno misurate dal sensibilissimo rivelatore Belle II, e permetteranno di esplorare i fenomeni ignoti oltre il modello standard e, forse, contribuire a chiarire i misteri dell’inizio dell’universo.