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Esperimento FASER
FASER (ForwArd Search ExpeRiment) è uno degli otto esperimenti di fisica delle particelle in programma per il 2022 al Large Hadron Collider del CERN. È progettato sia per la ricerca di nuove particelle elementari leggere e debolmente accoppiate, sia per studiare le interazioni dei neutrini ad alta energia.[1] L'esperimento è stato installato nel tunnel di servizio TI12, a 480 m a valle del punto di interazione utilizzato dall'esperimento ATLAS.[2] Questo tunnel veniva in precedenza utilizzato per iniettare il fascio dall'SPS nell'acceleratore LEP. Grazie a questa collocazione strategica, l'esperimento FASER riesce a trovarsi in prossimità di un fascio intenso ed altamente collimato, sia di neutrini, che di ipotetiche nuove particelle. Inoltre, è protetto da ATLAS da circa 100 metri di roccia e cemento, fornendo un ambiente a basse radiazioni estranee. L'esperimento FASER è stato approvato nel 2019 e inizierà a raccogliere dati durante il run 3 di LHC, a partire dal 2022.[2][3][4] Nuove ricerche in fisicaLo scopo principale dell'esperimento FASER è quello di cercare nuove particelle leggere che interagiscono debolmente, e che non sono state ancora scoperte, come fotoni oscuri, particelle simili ad assioni o a neutrini sterili.[5][6] Se queste particelle fossero sufficientemente leggere, potrebbero essere prodotte con rari decadimenti degli adroni. Tali particelle saranno perciò prodotte prevalentemente nella stessa direzione dell'asse di collisione, formando un fascio altamente collimato, e possono ereditare una grande frazione dell'energia del fascio di protoni di LHC. Inoltre, a causa del loro scarso accoppiamento con le particelle del modello standard e a causa dei grandi boost, queste particelle hanno un'esistenza prolungata e possono facilmente viaggiare per centinaia di metri senza interagire, prima che decadano in particelle del modello standard. Questi decadimenti conducono a un notevole segnale, ossia una comparsa di particelle altamente energetiche, che FASER mira a rilevare. Fisica dei neutriniEssendo L'LHC il collisore di particelle più ad alta energia del pianeta, anche i neutrini da esso generati sono da considerarsi come i maggiormente energetici, quantomeno fra quelli prodotti in un ambiente controllato. Le collisioni all'LHC conducono a un consistente fascio di neutrini ad alta energia, di tutti i sapori, che sono altamente collimati intorno all'asse di collisione del flusso, e fluiscono attraverso la posizione FASER. Il rilevatore interno dedicato FASERν (FASERnu) è progettato proprio per rilevare questi neutrini.[7] Esso registrerà e studierà migliaia di interazioni fra neutrini, il che consentirà di misurare le sezioni d'urto dei neutrini ad energie dell'ordine del TeV, alle quali i neutrini rimangono svincolati. FASERnu, secondo le previsioni, possiederà le seguenti caratteristiche:
Nel 2021, la collaborazione FASER ha annunciato l'osservazione dei primi candidati ad essere interazione dei neutrini presso l'LHC.[8][9][10] Rivelatore All'estremità anteriore di FASER si trova il rivelatore di neutrini FASERν. Esso è costituito da diversi strati di film di emulsione intercalati con lastre di tungsteno, il quale funge da materiale bersaglio per le interazioni dei neutrini. Dietro FASERν e all'ingresso del rivelatore principale c'è una particella carica di veto costituita da scintillatori plastici. Quest'ultimo è seguito da uno spazio vuoto di decadimento lungo 1,5 metri e da uno spettrometro lungo 2 metri, immersi in un campo magnetico di 0,55 T. Lo spettrometro è composto da tre stazioni di tracciamento, i cui strati di rivelatori di precisione a strisce di silicio servono a captare le particelle cariche prodotte in seguito al decadimento di particelle a lunga vita. Il sensore terminale è invece un calorimetro elettromagnetico. Note
Collegamenti esterni
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