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Il CERN sperimenta il magnete con solenoide superconduttore più grande del mondo

Il Compact Muon Solenoid (CMS) del CERN, il magnete con solenoide superconduttore più grande del mondo, ha raggiunto la forza di pieno campo nelle sperimentazioni. Lo strumento fa parte del progetto Large Hadron Collider (LHC), un acceleratore protoni-protoni, installato in un...

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Il Compact Muon Solenoid (CMS) del CERN, il magnete con solenoide superconduttore più grande del mondo, ha raggiunto la forza di pieno campo nelle sperimentazioni. Lo strumento fa parte del progetto Large Hadron Collider (LHC), un acceleratore protoni-protoni, installato in una camera sotterranea gigante a Cressy, al confine tra Francia e Svizzera.

L'enorme dispositivo non rappresenta solamente un esempio ragguardevole di tecnologia e ingegneria, ma anche un gigantesco apparato, dal peso di oltre 10 000 tonnellate. Il CMS è essenzialmente un rilevatore enorme, che verrà utilizzato per misurare le particelle generate nel corso delle collisioni ad alto contenuto energetico del Large Hadron Collider.

Il CMS utilizza campi magnetici per rintracciare particelle subatomiche e successivamente cristalli di tungstato di piombo per scatenare uno scintillamento, che può essere catturato mediante la fotografia.

Dopo la collisione, il magnete orienta le particelle subatomiche verso milioni di rivelatori al silicone al fine di individuare particelle subatomiche in maniera analoga alla luce in una macchina fotografica digitale. Poiché le particelle subatomiche sono cariche, la loro interazione con i magneti enormi del CMS genera una "forza Lorentz", che può essere "vista" da circa 80 milioni di rivelatori al silicone, consentendo ai ricercatori di dedurre il momento e la traiettoria delle particelle.

Il rilevamento non si conclude qui, in quanto le particelle colpiscono poi i cristalli di tungstato di piombo all'interno del "calorimetro elettromagnetico". Le interazioni possono causare una piccola ma visibile scintilla di luce. Le foto che raffigurano tale fenomeno possono essere successivamente utilizzate per ricostruire i percorsi seguiti dalle particelle e determinarne l'energia.

Il CMS verrà utilizzato per stabilire non tanto se determinate particelle abbiano o no una massa, bensì per individuarne la ragione e per capire che cosa siano realmente la materia oscura e l'energia oscura, che insieme costituiscono il 96 per cento dell'universo conosciuto.

Fino a ora il CMS è stato utilizzato per monitorare i raggi cosmici ad alto contenuto energetico durante la fase di sperimentazione. "Dopo aver registrato 30 milioni di tracce lasciate dalle particelle dei raggi cosmici", ha dichiarato il portavoce del CMS Michel Della Negra, "tutti i sistemi funzionano alla perfezione, e attendiamo con impazienza le prime collisioni nell'LHC, previste per il prossimo anno".

Il magnete di CMS ha richiesto la collaborazione specializzata di esperti europei, statunitensi e russi. In fase di progettazione iniziale, il CMS era semplicemente al di là delle capacità tecniche umane. Soltanto per avvolgere la bobina solenoide di sei metri di diametro ci sono voluti cinque anni, ma il risultato è un magnete estremamente uniforme.

Durante il funzionamento il CMS dovrà essere raffreddato a - 269 °Celsius, ossia solo quattro gradi al di sopra dello zero assoluto. Il solenoide genera un campo energetico di quattro tesle, pari a 100 000 volte il campo magnetico della Terra, e sufficiente a sciogliere 18 tonnellate d'oro. Il CMS concluderà la fase di sperimentazione e inizierà a essere operativo alla fine del 2007.

Il progetto del CMS coinvolge 2 000 ricercatori di 155 istituti di 36 paesi, un vero e proprio modello per lo Spazio europeo della ricerca.

Paesi

Svizzera, Francia