L'8 luglio 2026 i nuovi magneti superconduttori dell'IT String hanno raggiunto la corrente di 16.230 ampere senza un solo quench. Dentro i 17 circuiti che il CERN ha portato a piena potenza in vista di HL-LHC ci sono 54 magneti correttori progettati dall'INFN a Milano e il dipolo di separazione D2 costruito a Genova.
Il traguardo tecnico dei nuovi quadrupoli
I quadrupoli dell'inner triplet sono la nuova generazione di magneti di focalizzazione che sostituirà quelli oggi installati nel Large Hadron Collider. Le bobine sono in niobio-stagno (Nb3Sn) invece del niobio-titanio: raggiungono 11,3 tesla di campo, il 35% in più della generazione attuale. L'apertura utile passa da 70 a 150 millimetri, un diametro maggiore che permette di stringere i fasci di protoni davanti al punto di collisione, così che i due fasci si sovrappongano di più e producano più interazioni utili. Al primo test di potenza i magneti hanno tenuto la corrente nominale al primo colpo, senza le decine di quench che normalmente accompagnano la fase di training di un magnete superconduttore. Il sistema di protezione ha dissipato fino a 38 megajoule di energia magnetica nel bagno di elio liquido a 1,9 kelvin, pari a -271 gradi centigradi. Il comunicato ufficiale CERN sul test IT String parla di completamento della fase di commissioning hardware.
I 54 correttori dell'INFN-LASA e il dipolo D2 di Genova
Il progetto HL-LHC riunisce 44 istituti in 20 Paesi, ma il contributo italiano è concentrato su due punti critici della catena magnetica. Il Laboratorio Acceleratori e Superconduttività Applicata (LASA) di Milano, gestito con l'Università Statale, ha progettato, prototipato e testato cinque famiglie diverse di magneti correttori di alto ordine (HOCM), poi mandate in produzione di serie per un totale di 54 unità. Questi correttori non sono opzionali: il loro compito è compensare le distorsioni di campo residue prodotte dai grandi quadrupoli, senza i quali i fasci di protoni si allargherebbero e la luminosità crollerebbe. L'INFN ha seguito la qualificazione dell'intera filiera industriale affidata a SAES RIAL Vacuum, con l'ultimo dei 54 pezzi consegnato al CERN il 17 febbraio 2023. La cronaca INFN sulla consegna dei 54 magneti correttori ricorda che gli HOCM sono stati i primi apparati del progetto a chiudere la produzione di serie. La Sezione INFN di Genova, in collaborazione con ASG Superconductors, si occupa invece del dipolo di separazione D2: è il magnete che dopo la collisione ridivide i due fasci di protoni riportandoli sui rispettivi tubi. Nel test di luglio i circuiti dei correttori hanno raggiunto gli obiettivi sia in funzionamento individuale sia combinato, e il dipolo di separazione è arrivato alla corrente nominale dopo pochi quench di training.
L'obiettivo x10 e il calendario 2026-2030
L'obiettivo del progetto è moltiplicare per dieci la luminosità integrata rispetto al valore di progetto del LHC. In pratica dieci volte più collisioni utili nello stesso intervallo di presa dati, con statistiche molto più ricche per lo studio del bosone di Higgs e per la ricerca di deviazioni dal Modello Standard. La sostituzione dei magneti di focalizzazione finale è programmata dentro il Long Shutdown 3, il fermo dell'acceleratore iniziato il 29 giugno 2026 e destinato a durare quattro anni. Non è una tempistica astratta: ogni componente che oggi supera un test riduce il rischio di uno slittamento di mesi sulle collisioni previste per il 2030. La seconda campagna di prove sull'IT String è prevista a settembre 2026, dopo un ciclo di risalita e ridiscesa della temperatura verranno validate le procedure di commissioning integrato e la riproducibilità del sistema. Sul fronte della longevità degli strumenti scientifici, un'altra vicenda raccontata di recente riguarda il lander Viking 1 che è durato 25 volte più del previsto: l'acceleratore aggiornato nasce già con l'ambizione di operare fino agli anni quaranta.
Se il calendario tiene, i primi protoni della macchina aggiornata nel 2030 passeranno anche attraverso magneti disegnati e testati in laboratori italiani. Il prossimo indicatore da guardare è l'esito della campagna di settembre, che dovrà dimostrare la riproducibilità delle prestazioni del sistema integrato.
Domande frequenti
Qual è il ruolo dell'INFN di Milano e Genova nel progetto HL-LHC?
L'INFN di Milano ha progettato e prodotto 54 magneti correttori di alto ordine, fondamentali per mantenere la luminosità dell'acceleratore. L'INFN di Genova, invece, ha realizzato il dipolo di separazione D2, che permette di ridividere i fasci di protoni dopo la collisione.
In cosa consistono i nuovi quadrupoli dell'inner triplet e quali vantaggi offrono?
I nuovi quadrupoli dell'inner triplet sono magneti di focalizzazione con bobine in niobio-stagno, che raggiungono un campo del 35% superiore rispetto ai precedenti e un'apertura utile raddoppiata. Consentono di stringere i fasci di protoni, aumentando così le collisioni utili.
Perché sono importanti i magneti correttori HOCM sviluppati dall'INFN-LASA?
I magneti correttori HOCM compensano le distorsioni di campo residue prodotte dai quadrupoli, evitando che i fasci di protoni si allarghino e che la luminosità dell'acceleratore diminuisca. Senza questi correttori, le prestazioni del sistema sarebbero compromesse.
Quali sono gli obiettivi principali del progetto HL-LHC?
L'obiettivo principale è aumentare di dieci volte la luminosità integrata rispetto all'attuale LHC, permettendo molte più collisioni utili per la ricerca scientifica, in particolare sul bosone di Higgs e sulle possibili deviazioni dal Modello Standard.
Qual è il calendario previsto per la messa in funzione dei nuovi magneti e perché è importante rispettarlo?
La sostituzione dei magneti è programmata durante il Long Shutdown 3, iniziato a giugno 2026 e della durata di quattro anni, con la ripresa delle collisioni prevista per il 2030. Ogni test superato oggi riduce il rischio di ritardi, permettendo di rispettare il calendario per l'avvio della macchina aggiornata.
Cosa prevede la prossima fase di test e quali risultati sono attesi?
La seconda campagna di prove sull'IT String è prevista a settembre 2026 e servirà a validare le procedure di commissioning integrato e la riproducibilità delle prestazioni del sistema. Il successo di questi test sarà determinante per confermare l'affidabilità dell'intero apparato.
