A cura di MIUR - Direzione Generale per il coordinamento la promozione e la valorizzazione della ricerca

Alla scoperta di CMS, il grande rivelatore del CERN di Ginevra. Intervista a Roberto Carlin

Alla scoperta di CMS, il grande rivelatore del CERN di Ginevra. Intervista a Roberto Carlin

Dal 1° settembre 2018 Roberto Carlin è il nuovo coordinatore di CMS, uno dei grandi esperimenti del CERN di Ginevra e tra i protagonisti della scoperta del Bosone di Higgs. Docente dell’Università di Padova e ricercatore dell’INFN-Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Roberto Carlin ricoprirà questo importante ruolo fino al 2020. Lo abbiamo intervistato alla vigilia del suo insediamento all’interno dell’edificio 40 del CERN, in cui ci ha accolto con il calore e l’emozione di chi si prepara a intraprendere una grande sfida per la conoscenza.

Con il suo insediamento, tre dei quattro grandi esperimenti di LHC-Large Hadron Collider di Ginevra sono oggi in mano a ricercatori italiani. Come ha accolto l’importante ruolo di spokesperson dell’esperimento CMS?

Mi ritengo estremamente onorato di essere stato scelto a coordinare una collaborazione così importante, che riunisce assieme circa 3 mila scienziati provenienti da 45 paesi di tutto il mondo. La mia elezione rappresenta anche una conferma per l’eccellenza della fisica italiana, che ha un ruolo determinante nella collaborazione CMS così come in tutte le altre ricerche scientifiche di LHC. Come lei ha ben ricordato, tre dei quattro grandi esperimenti di LHC sono oggi in mano a italiani: oltre a me ci sono Federico Antinori alla guida di ALICE e Giovanni Passaleva a capo di LHCb, oltre a Simone Giani che coordina uno degli esperimenti più piccoli, chiamato TOTEM, e ovviamente Fabiola Gianotti, attuale Direttrice del CERN. Ma italiani sono anche moltissimi ricercatori che lavorano al CERN e alcuni dei responsabili di sottoprogetti, come ad esempio Francesca Cavallari, Andrea Venturi e Anna Colaleo che si occupano rispettivamente del calorimetro, dei tracciatori e dei rivelatori di muoni di CMS.

In cosa consiste CMS?

CMS - acronimo di Compact Muon Solenoid - è uno dei quattro principali esperimenti di LHC (gli altri sono ATLAS, ALICE e LHCb, ndr) e assieme ad ATLAS rappresenta uno dei due grandi esperimenti di "general purpose", cioè che studiano nel complesso tutti i potenziali fenomeni fisici che avvengono in seguito alla collisione di particelle. L’esperimento consiste in un rivelatore di particelle di forma cilindrica di 14 mila tonnellate di peso, 21 metri di lunghezza e 15 metri di diametro, situato a 100 metri di profondità lungo il percorso di LHC nei pressi del paese francese di Cessy. Come tutti i rivelatori di particelle, CMS è formato da una serie di gusci concentrici che permettono di identificare e misurare le caratteristiche fisiche di tutte le particelle prodotte dalle collisioni di LHC. La parte più interna, ad esempio, ospita un “tracciatore” in silicio in cui vengono rivelate le caratteristiche delle particelle cariche; seguito dai cosiddetti “calorimetri”, che permettono di misurare l’energia di elettroni, fotoni e adroni. Infine, l’area più esterna serve a rivelare le particelle più sfuggenti, i muoni, analoghi agli elettroni ma più pesanti.

Cosa ci aiuta a capire un esperimento come CMS?

Quello che facciamo è essenzialmente tentare di comprendere il comportamento della materia a livelli molto alti di energia, quindi a scale di distanza molto piccole. Tra i nostri obiettivi c’è quello di tentare di spiegare tutti i fenomeni fisici che si manifestano in natura e fornire risposte a importanti quesiti scientifici, come la composizione della materia oscura e le proprietà dell’Universo nei suoi primissimi istanti di vita. Un importante traguardo nelle nostre conoscenze è stato raggiunto nel 2012 con la scoperta del Bosone di Higgs e oggi stiamo studiando in dettaglio le caratteristiche di questa particella elementare, con novità piuttosto interessanti.

Quali novità sono emerse dallo studio del Bosone di Higgs?

Tra le novità più rilevanti c’è la misura dell’interazione del Bosone di Higgs con i costituenti fondamentali della materia, i fermioni. Questa interazione era stata ipotizzata dal Modello Standard (il modello scientifico che spiega le interazioni fondamentali della materia, ndr) ma non era mai stata verificata sperimentalmente. Ciò costituisce un importante passo in avanti verso la conoscenza delle leggi fisiche che governano l’Universo.

Non tutti i comportamenti della natura però possono essere spiegati con il Modello Standard. È giunto il momento di superare questa teoria?

Il Modello Standard descrive in maniera eccellente le interazioni fondamentali della materia, tuttavia oggi sappiamo che questo modello risulta incompleto, ad esempio non fornisce spiegazioni sulla materia oscura, la massa dei neutrini o la massa dello stesso Bosone di Higgs. Un’eventuale altra teoria dovrà quindi includere o ampliare le leggi del Modello Standard senza tuttavia che queste siano abbandonate, così come avvenuto con le leggi di Einstein che hanno fornito nuovi modelli e ampliato le leggi di Newton, che rimangono però valide ancora oggi.

Nuovi sviluppi potrebbero arrivare con HL-LHC, il progetto di potenziamento dell’acceleratore del CERN. Può spiegarci in cosa consiste?

Il progetto HL-LHC (High Luminosity LHC) aumenterà di un fattore dieci la luminosità di LHC, ovvero moltiplicherà per dieci il numero totale di collisioni tra particelle all’interno dell’acceleratore. Questo permetterà di studiare eventi rari e di esplorare potenziali nuove interazioni tra particelle, chiarendo alcune proprietà sconosciute della materia e anche alcune caratteristiche del Bosone di Higgs. Il progetto dovrebbe entrare in funzione attorno al 2026 e prevede anche importanti aggiornamenti degli attuali rivelatori di particelle, incluso CMS, con progetti che vedono l’Italia in primissima fila attraverso l’INFN. Una volta entrato in funzione, HL-LHC fornirà un contributo importante alle nostre conoscenze scientifiche e aprirà nuove frontiere nella realizzazione di acceleratori di particelle ad altissima energia.

Data pubblicazione 17/09/2018
Tag Scienze fisiche e ingegneria