Per dimostrare l’esistenza del bosone di Higgs i ricercatori dell’esperimento Atlas (coordinati all’epoca dal nuovo direttore del Cern Fabiola Gianotti) hanno dovuto utilizzare l’Lhc: un enorme macchinario che sorge a oltre 100 metri di profondità, e utilizza 1.600 magneti superconduttori per accelerare particelle lungo un anello circolare di 27 chilometri. Se oggi quello del Cern è il più potente acceleratore di particelle del mondo, c’è chi lavora però a una nuova generazione di apparecchi, più efficienti, economici e anche meno ingombranti. Uno studio della University of California di Los Angeles e dello Slac National Accelerator Laboratory, apparso sulle pagine di Nature, segna oggi una tappa fondamentale in questa direzione, dimostrando l’efficacia dell’accelerazione a plasma Wakefield (plasma wakefield acceleration), una tecnica in cui gli elettroni guadagnano velocità grazie ad un getto di plasma, e che permette l’utilizzo di tragitti molto ridotti rispetto allo standard odierno.
L’accelerazione a plasma Wakefield è stata studiata per quasi 35 anni, ma i primi successi sono arrivati solamente nell’ultimo decennio. Nel 2007, i ricercatori della Ucla riuscirono ad accelerare in questo modo degli elettroni fino ad un energia di 85 miliardi di elettronvolt (molto meno dei 4 teraelettron volt dell’Lhc, ma comunque paragonabile a quella di un acceleratore di elettroni di 3 chilometri). Il problema in quel caso però rimaneva l’efficienza: solamente 1 miliardo dei 18 miliardi di elettroni presenti sul getto di plasma arrivò infatti alla velocità desiderata.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno cercato di migliorare l’efficienza del macchinario regolando accuratamente la forma del fascio di elettroni che veniva accelerato dal flusso di plasma. In questo modo sono riusciti ad aumentare la precisione dell’apparecchio, raggiungendo livelli energetici superiori di 4-500 volte a quelli di altri acceleratori delle stesse dimensioni, e mantenendo al contempo molto bassa la dispersione di energia (circa il 30% degli elettroni accelerati dal getto di plasma hanno raggiunto infatti la velocità desiderata).
Come scrivono i ricercatori, il successo rappresenta una pietra miliare che potrebbe aprire le porte ad una nuova generazione di acceleratori di particelle di dimensioni e costo contenuti, e che troverebbero utilizzo nel campo della medicina, nell’industria e per la ricerca nella fisica delle particelle.
Via: Wired.it
Credits immagine: SLAC National Accelerator Laboratory
