Il CERN di Ginevra ha recentemente fatto una scoperta significativa nell’ambito degli acceleratori di particelle: è stato finalmente catturato uno degli “spettri” invisibili che infestano questi strumenti di ricerca. Questo fenomeno, che avviene in 4D e provoca deviazioni nella traiettoria dei fasci di particelle, è stato misurato e quantificato da un gruppo di ricercatori del CERN e della Società tedesca per la ricerca sugli ioni pesanti di Darmstadt. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature Physics.
Gli acceleratori di particelle sono strumenti fondamentali per gli esperimenti scientifici che indagano la materia. Essi permettono di far collidere fasci di particelle, aumentando così le probabilità di osservare i fenomeni cercati. Tuttavia, questo non è un compito facile a causa delle repulsioni tra le particelle cariche e degli effetti difficili da controllare che si verificano con un numero elevato di particelle. Questi effetti sono rilevanti per l’alta luminosità del Large Hadron Collider e per il progetto Fair a Darmstadt.
Lo “spettro” protagonista dello studio è il risultato del fenomeno conosciuto come risonanza. Questo avviene quando due sistemi interagiscono tra loro e si sincronizzano su una frequenza in grado di amplificare il moto del sistema stesso. Ad esempio, quando si spinge una persona sull’altalena, si applicano spinte sincronizzate con il movimento dell’altalena stessa. Questo fenomeno si verifica anche nello spazio, come ad esempio negli anelli di Saturno, ma quello che è stato osservato dai ricercatori si sviluppa in uno spazio a quattro dimensioni, rendendolo molto complesso.
Per condurre lo studio, i ricercatori hanno analizzato circa 3.000 fasci utilizzando monitor posizionati lungo il Super Sincrotrone Protonico, un acceleratore del CERN costruito in un tunnel sotterraneo lungo 6,9 chilometri. Questo strumento è stato utilizzato non per ottenere qualcos’altro, ma per studiare i fasci stessi. Grazie agli acceleratori, è possibile osservare fenomeni di risonanza in pochi secondi, mentre nello spazio ci vorrebbero milioni di anni.
I risultati dello studio hanno confermato l’esistenza dell’effetto predetto dalla teoria. Questa scoperta è importante perché i fasci in un acceleratore sono sistemi complessi e lo studio di questi fenomeni tocca l’area dei cosiddetti sistemi complessi, per cui Giorgio Parisi ha vinto il Premio Nobel nel 2021. Le risonanze sono fenomeni che trovano applicazione anche nella terapia contro il cancro nel Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica di Pavia.
Questa scoperta al CERN rappresenta un passo significativo verso la soluzione di un problema universale per gli acceleratori di particelle. La capacità di misurare e quantificare questi “spettri” invisibili consentirà di ottenere una maggiore precisione negli esperimenti in corso e in quelli futuri. Gli acceleratori di particelle svolgono un ruolo cruciale nella ricerca scientifica e questa nuova conoscenza contribuirà a sbloccare nuove scoperte nel campo della fisica delle particelle.