Nel corso degli ultimi 20 anni, la Sezione INFN di Ferrara ha sviluppato una solida e comprovata esperienza nella progettazione e realizzazione di celle di accumulazione per bersagli gassosi. L’utilizzo di questa tecnologia ha avuto un impatto significativo nel campo della fisica adronica sperimentale. Esempi di tale applicazione sono il bersaglio dell’esperimento HERMES a HERA (DESY), utilizzato dal 1995 al 2007, quello dell’esperimento OLYMPUS a DORIS (DESY), utilizzato nel periodo 2012- 2013, e quello dell’esperimento PAX/JEDI, attualmente in uso presso l’anello di accumulazione COSY (Forschungszentrum Julich). La cella di accumulazione, tipicamente costituita da uno strato di 50-200 mm di alluminio a simmetria cilindrica, viene collocata all’interno della beam-pipe dell’acceleratore, coassialmente al fascio. Quest’ultimo, pertanto, intercetta direttamente il gas bersaglio contenuto nella cella senza interagire con altri materiali, come spesso avviene nel caso dei bersagli solidi. Inoltre, rispetto ai più tradizionali bersagli gassosi a getto, l’uso di una cella di accumulazione consente di raggiungere densità areali dell’ordine di 10¹³-10¹⁴ atomi/cm², ossia fino a due ordini di grandezza superiori. L’esperienza acquisita dalla Sezione di Ferrara nell’ambito delle attività della CSN3 ha recentemente consentito lo sviluppo e la realizzazione di una cella di accumulazione per l’esperimento LHCb (progetto SMOG2). A partire dal RUN3 (2021), LHCb sarà dunque l’unico esperimento di LHC ad essere provvisto di due distinti punti di interazione e della possibilità di operare simultaneamente in due modalità di collisione: collisore e bersaglio fisso. Le collisioni con il gas avverranno con una energia nel centro di massa di 115 GeV per fasci di protoni e di 72 GeV per fasci di piombo. SMOG2 consentirà di effettuare studi di precisione nell’ambito della QCD e della fisica astroparticellare in regioni cinematiche mai sondate in precedenza.

Maggiori dettagli in: http://w3.lnf.infn.it/un-bersaglio-fisso-per-lhc/.

 Sinistra: Cella di accumulazione di HERMES. Destra: Metà della cella di accumulazione di LHCb.