Catturato al Cern uno degli 'spettri' degli acceleratori di particelle

Al Cern di Ginevra è stato catturato uno degli ‘spettri’ invisibili che infestano gli acceleratori di particelle: è un fenomeno che avviene in 4D e che provoca molti problemi, poiché devia la traiettoria dei fasci di particelle. È riuscito ora a misurarlo e quantificarlo un gruppo di ricercatori del Cern e della Società tedesca per la ricerca sugli ioni pesanti di Darmstadt, che ha pubblicato i risultati sulla rivista Nature Physics. Il successo è un passo in avanti verso la soluzione di un problema universale per gli acceleratori e per ottenere quella elevata precisione richiesta dagli esperimenti in corso e da quelli futuri.

“In tutti gli esperimenti che indagano la materia è necessario far collidere fasci di particelle: aumentando il numero di collisioni, aumentano anche le probabilità di riuscire ad osservare il fenomeno cercato”, dice all’ANSA Giuliano Franchetti del Gsi Helmholtzzentrum, co-autore dello studio con Hannes Bartosik e Frank Schmidt del Cern. “Tuttavia, questa non è un’impresa facile, perché le particelle cariche si respingono a vicenda e con un numero più elevato di queste intervengono effetti difficili da controllare. Questi effetti – prosegue – sono importanti per l’alta luminosità del Large Hadron Collider e per il progetto Fair a Darmstadt”.

Il ‘fantasma’ protagonista dello studio è il risultato del fenomeno noto come risonanza, che si verifica quando due sistemi interagiscono tra loro e si sincronizzano su una frequenza capace di amplificare il moto del sistema stesso. Ad esempio, spingendo una persona sull’altalena si imprimono delle spinte sempre sincronizzate con il moto dell’altalena: spinta dopo spinta, l’oscillazione diventa sempre più ampia e più veloce. “È un fenomeno che avviene anche nello spazio, ad esempio negli anelli di Saturno vi sono delle risonanze – dice Franchetti – ma ci sono più tipi di risonanze e quello che abbiamo osservato si sviluppa in uno spazio a quattro dimensioni, quindi complesso”.

I ricercatori hanno analizzato circa 3.000 fasci grazie a monitor che misurano la posizione delle particelle collocati lungo il Super Sincrotrone Protonico, un acceleratore del Cern costruito in un tunnel sotterraneo circolare lungo 6,9 chilometri. “Abbiamo quindi usato l’acceleratore non per ottenere qualcos’altro – commenta Franchetti – ma per studiare i fasci stessi. Per osservare fenomeni di risonanza nel Sistema Solare ci vorrebbero milioni di anni, mentre con gli acceleratori bastano pochi secondi”.

Gli autori dello studio hanno così potuto confermare che l’effetto predetto dalla teoria esiste. “Il fascio in un acceleratore è un sistema complesso, e quindi lo studio tocca l’area dei cosiddetti sistemi complessi, per i quali Giorgio Parisi ha vinto il Premio Nobel nel 2021 e che sono presenti dappertutto”, conclude Franchetti: “Ad esempio le risonanze sono un fenomeno usato per ottenere fasci di particelle per la terapia contro il cancro nel Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica di Pavia”.