stop il 29 giugno per HiLumi

L’uscita di scena del Run 3 è una sequenza costruita in modo chirurgico: prima la chiusura della raccolta dati degli esperimenti, poi una finestra di prove sulla macchina reale e infine l’avvio del Long Shutdown 3, il periodo nel quale l’infrastruttura verrà aperta, modificata e preparata per una luminosità molto superiore.

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Le date finali del Run 3

La data da segnare è 14 giugno 2026. In quella domenica termina la presa dati degli esperimenti LHC per il Run 3, dopo una campagna compressa in pochi mesi e resa più intensa dalla necessità di chiudere ogni programma utile prima dell’ingresso nel Long Shutdown 3. Il 29 giugno scatta invece lo stop della macchina, con l’avvio dei lavori principali che terranno fermo l’acceleratore per circa quattro anni.

La separazione fra le due date conta. Il 14 giugno riguarda i dati fisici che entrano nei rivelatori; il 29 giugno riguarda l’infrastruttura acceleratrice. Le due settimane intermedie servono a sfruttare la macchina ancora in condizioni controllate, raccogliendo informazioni preziose sui limiti dei fasci che saranno ordinari nell’era ad alta luminosità.

Dai protoni agli ioni piombo: la sequenza finale

Il programma protonico del Run 3 si è chiuso alle 6:00 del 19 maggio. Subito dopo è iniziata la preparazione della catena ionica, con una breve fermata tecnica il 21 e 22 maggio e la validazione delle impostazioni necessarie per usare fasci di ioni piombo completamente spogliati, Pb82+. La presa dati con ioni pesanti è partita il 26 maggio con 119 pacchetti per fascio, saliti a 1240 pacchetti per anello il 29 maggio durante la rampa di intensità.

Questo cambio di particelle risponde a una necessità scientifica precisa. Gli urti fra ioni piombo concentrano in laboratorio densità di energia vicine a quelle dell’universo primordiale e permettono di studiare il plasma di quark e gluoni, una condizione della materia nella quale quark e gluoni non sono confinati dentro protoni e neutroni. Per ALICE è il terreno naturale; per ATLAS e CMS è una finestra complementare su dinamiche collettive che nei protoni restano più difficili da isolare.

Le scansioni Van der Meer e il dato che rende confrontabili gli esperimenti

Durante la rampa degli ioni pesanti, i quattro esperimenti principali hanno eseguito scansioni Van der Meer. Sono manovre di calibrazione: i fasci vengono spostati in modo controllato nella zona di interazione e il tasso di collisioni misurato dai rivelatori permette di tarare la luminosità. Senza questa procedura, due insiemi di dati prodotti dalla stessa macchina rischiano di non avere la stessa scala metrologica.

La luminosità è il parametro che traduce l’intensità dell’acceleratore in potenza statistica. Un femtobarn inverso corrisponde a circa cento milioni di milioni di collisioni potenziali rispetto alla sezione d’urto considerata. Per questo, quando si discute di LHC, non basta contare gli anni di funzionamento: bisogna guardare quante collisioni utilizzabili arrivano davvero agli esperimenti.

Run 3 oltre il valore progettuale originario

Il Run 3 ha consegnato agli esperimenti un risultato che cambia la scala statistica del programma LHC. Nel bilancio pubblicato dal laboratorio, la luminosità integrata totale accumulata da ATLAS e CMS lungo le tre campagne operative si è portata intorno a 540 fb⁻¹, ben oltre i 300 fb⁻¹ previsti come riferimento iniziale per la macchina. La prestazione deriva da anni di ottimizzazione su iniettori, magneti, collimazione e disponibilità operativa.

Questa massa di dati rende più solide le misure su processi noti e migliora la ricerca di eventi rari. Le deviazioni dal Modello Standard, quando esistono, spesso si presentano come scarti piccoli e statisticamente fragili. Aumentare la base di collisioni permette agli esperimenti di separare con più disciplina una fluttuazione casuale da un segnale fisico da seguire.

Le due settimane di test prima del 29 giugno

Tra la fine della presa dati e lo spegnimento del 29 giugno, l’LHC continua a essere usato come macchina sperimentale. La macchina viene usata per test con fasci ad alta intensità, studi di sviluppo e prove di quench sui magneti superconduttori. I pacchetti di protoni destinati ai test portano intensità sensibilmente superiori a quelle ordinarie e simulano condizioni più vicine a quelle richieste dalla futura modalità HiLumi.

Il quench è la transizione di un magnete superconduttore verso lo stato resistivo. In esercizio normale è un evento da gestire con estrema rapidità; in una prova controllata diventa uno strumento per verificare sistemi di protezione, dissipazione dell’energia e procedure di recupero. Effettuare questi test prima del cantiere significa arrivare al Long Shutdown 3 con una mappa più nitida dei vincoli reali della macchina.

Che macchina entra nel cantiere

L’LHC è un anello di circa 27 chilometri installato a circa 100 metri di profondità, con oltre 9000 magneti superconduttori e un sistema criogenico che lavora attorno a -271 °C. La complessità del fermo nasce da questa architettura: ogni intervento nell’anello coinvolge magneti, vuoto, criogenia, alimentazioni elettriche, schermature e sistemi di protezione.

Il Long Shutdown 3 supera il perimetro della manutenzione ordinaria. La parte più esposta riguarda le regioni vicine ad ATLAS e CMS, dove il fascio dovrà essere focalizzato con una precisione superiore. Qui entrano componenti nuovi, cavità radiofrequenza superconduttive per orientare i pacchetti di particelle prima dell’urto, collegamenti elettrici superconduttori e collimatori adeguati a fasci più intensi.

HiLumi LHC dal 2030: più collisioni nella stessa galleria

La versione HiLumi LHC usa lo stesso anello dell’acceleratore attuale. Il progetto prevede l’installazione di componenti innovativi su circa 1,2 chilometri dei 27 complessivi e punta ad aumentare di un fattore dieci la luminosità integrata rispetto al valore di progetto originario. Nelle zone di ATLAS e CMS, ogni incontro fra pacchetti di particelle dovrà produrre in media fra 140 e 200 collisioni, contro circa 60 nelle condizioni attuali.

La ricchezza statistica ha un costo sperimentale. I rivelatori dovranno distinguere tracce, energia depositata e vertici di collisione in eventi molto più affollati. Per questo gli upgrade di ATLAS e CMS sono parte della stessa trasformazione: nuova elettronica, sistemi di trigger più rapidi, rivelatori interni rinnovati e calcolo scientifico capace di selezionare informazione utile in tempo quasi reale.

Higgs, processi rari e il motivo scientifico dello stop

Il cuore scientifico dell’upgrade riguarda la precisione. Il bosone di Higgs è stato osservato nel 2012 e la domanda più avanzata riguarda il modo in cui interagisce con sé stesso e con le altre particelle. Con HiLumi LHC, il laboratorio prevede di arrivare fino a 4000 fb⁻¹ lungo il periodo operativo e di produrre circa 380 milioni di bosoni di Higgs nell’intera vita della macchina potenziata.

La prospettiva è chiara: la nuova statistica serve a misurare accoppiamenti, decadimenti rari e canali nei quali una fisica oltre il Modello Standard lascerebbe tracce minime. Non si tratta di aspettare una sola scoperta improvvisa. La fisica di frontiera procede anche accumulando differenze piccole, ripetute e coerenti fra dati e previsione teorica.

Il collegamento con la strategia CERN già seguita da Sbircia

Il fermo del 29 giugno si inserisce nel percorso che abbiamo già seguito nell’approfondimento CERN punta su HL-LHC e FCC-ee: decisione nel 2028. Lì il tema era la scelta europea di proseguire prima con lo sfruttamento pieno dell’LHC potenziato e poi con il progetto sul futuro collider FCC-ee. Qui il calendario diventa materiale: la strategia esce dalle carte e comincia dentro il tunnel.

La distinzione è necessaria anche per il lettore non specialista. HiLumi LHC aggiorna la macchina esistente e ne alza la capacità di produrre collisioni utili. FCC-ee appartiene a un orizzonte successivo e richiede una decisione separata. Confondere i due piani porta a sovrapporre un cantiere già programmato con un progetto ancora sottoposto a verifica istituzionale.