Succederà a LHC alla conclusione del suo programma scientifico, sarà il più grande progetto di fisica delle particelle dei prossimi anni. Per la sua realizzazione la comunità scientifica dell’INFN in collaborazione con il mondo industriale italiano già da tempo è al lavoro. Il progetto è High Luminosity LHC, detto Hi-Lumi LHC, e potenzierà il superacceleratore del CERN in modo da aumentarne la luminosità - uno dei principali indicatori delle performance di un acceleratore di particelle - e cioè il numero di collisioni potenziali per unità di superficie in un dato intervallo di tempo. La sfida per la sua realizzazione è lo sviluppo di tecnologie di frontiera, non ancora disponibili “sul mercato”. I primi risultati made in Italy arrivano dalla Sezione INFN di Genova con ASG Superconductor, azienda leader in campo internazionale per i magneti superconduttori, e dal Laboratorio LASA, il Laboratorio Acceleratori e Superconduttività Applicata dell’INFN e dell’Università Statale di Milano, con SAES RIAL Vacuum di Parma, azienda fortemente innovativa nei sistemi da vuoto e criogenici utilizzati in acceleratori e in ricerca.
Negli scorsi mesi, sono stati effettuati con successo al CERN i test per verificare il funzionamento di uno dei magneti superconduttori che faranno parte della linea di potenziamento di LHC per Hi-Lumi. Il magnete di cui si parla è un prototipo di lunghezza ridotta dei magneti detti D2 che, generando un campo magnetico di 4.5 Tesla in un’apertura di 105 mm, hanno la funzione di indirizzare i fasci nei punti di collisione e separarli successivamente.
“Hi-Lumi LHC richiede per i D2 magneti a campo più elevato di quelli attualmente presenti nell’acceleratore comportando la necessità di un progetto innovativo rispetto alla soluzione esistente”, spiega Pasquale Fabbricatore, coordinatore del progetto, assieme a Stefania Farinon.
Il magnete ha la tipica struttura due-in-uno dei dipoli deflettenti di LHC , cioè un magnete con una doppia apertura ma, a causa delle perturbazioni magnetiche tra le due aperture, è stato necessario sviluppare un progetto con bobine opportunamente asimmetriche. Questo progetto è stato sviluppato nella Sezione INFN di Genova dal gruppo che da vari decenni si occupa di superconduttività applicata alle macchine acceleratrici. Il progetto dell’INFN è stato poi la base per le successive attività di costruzione del prototipo in ASG Superconductors di Genova, azienda leader nel campo dei magneti superconduttori sia per la ricerca sia per applicazioni medicali ed elettriche.
”Il magnete ha raggiunto le performance richieste dal progetto aprendo la strada alla costruzione prima di un prototipo a lunghezza finale, cioè di 8 metri, e poi di una serie di sei magneti a partire dal 2021”, aggiunge Stefania Farinon. Il team di progettazione coordinato da Pasquale Fabbricatore e Stefania Farinon comprende ricercatori, tecnologi tecnici e studenti della Sezione INFN di Genova: Andrea Bersani, Barbara Caiffi, Roberto Cereseto, Filippo Levi e Alessandra Pampaloni.
“Siamo lieti di contribuire come partner industriale italiano a un progetto che mira a portare gli orizzonti della fisica moderna oltre il modello standard” ha commentato Sergio Frattini, CEO di ASG Superconductors, “ci siamo occupati in particolare di industrializzare il progetto per la costruzione dei magneti D2 di Hi-Lumi con lo studio e la prototipazione dei modelli propedeutici alla successiva produzione di serie. La collaborazione con Enti e Istituti di ricerca come CERN e INFN su progetti alla frontiera tecnologica è al tempo stesso sfidante e parte del nostro DNA da molti anni”.
Sempre nell’ambito dell’aggiornamento Hi-Lumi LHC, il laboratorio LASA si occupa della realizzazione e del test di 54 magneti correttori, divisi in cinque famiglie da 4, 6, 8, 10 e 12 poli magnetici. I magneti sono in costruzione presso la Saes Rial Vacuum di Parma su progetto dell’INFN. Il primo magnete della serie, un decapolo, ha superato pienamente le prove di accettazione presso il LASA.
“La produzione in serie dei correttori per Hi-Lumi LHC racchiude in sé molteplici soluzioni tecnologiche, sviluppate con il lavoro di prototipazione iniziato da Giovanni Volpini e continuato da Massimo Sorbi”, spiega Marco Statera, responsabile del progetto. “Il successo del primo magnete della serie – prosegue Statera – evidenzia il buon esito dell’applicazione di queste tecnologie a livello industriale. Mantenere l’alto standard qualitativo ottenuto sarà la sfida nei prossimi due anni di produzione”.
“Una sfida, questa, che SAES RIAL Vacuum vuole vincere mettendo in campo competenze tecniche, risorse e passione. I primi importanti risultati ottenuti testimoniano la bontà della strada intrapresa e ci danno confidenza sul prosieguo del progetto”, conferma Alessandro Zanichelli, Amministratore Delegato della Società.
Il gruppo di lavoro del LASA comprende ricercatori, tecnologi, studenti e tecnici ad altissima specializzazione: oltre a Sorbi e Statera, Francesco Broggi, Luca Imeri, Samuele Mariotto, Antonio Paccalini, Arsenio Palmisano, Alessandro Pasini, Danilo Pedrini, Augusto Leone, Marco Prioli, Maurizio Todero, Carlo Uva.