Uno dei parametri più importanti per un acceleratore di particelle, se non il più importante, è la così detta “luminosità”. La luminosità di un acceleratore rappresenta fondamentalmente il numero di collisioni al secondo che si riescono a produrre. Di conseguenza, la luminosità integrata in un certo lasso di tempo è il numero totale di collisioni avvenute in quel periodo.
Il 17 Giugno 2011, alle 10:50 di mattina, i due esperimenti principali dell’acceleratore LHC (Atlas e CMS), al CERN, hanno raggiunto un valore di luminosità integrata totale di 1 femtobar inverso. Sebbene questo valore, soprattutto per quanto riguarda l’unità di misura, sembri molto oscuro è poco interessante, è invece un traguardo che viene festeggiato con grande entusiasmo tra i fisici dell’LHC. Esso infatti corrisponde a 70 milioni di milioni (70×10^12) collisioni. Questo traguardo era previsto per l’anno 2011, ma è una gran bella notizia sapere che è stato raggiunto nella prima metà dell’anno, prima della stagione estiva delle conferenze, quando si potranno quindi presentare risultati con una statistica molto affidabile (ovvero utilizzando un alto numero di collisioni e quindi aumentando la probabilità di fare una scoperta). Ogni anno, infatti, durante l’estate si svolge un ciclo di conferenze molto importanti, in cui ci si aspetta di vedere nuovi risultati. La prima di queste conferenze è la HEP2011, (European Physical Society’s High Energy Physics Conference), che si svolgerà a Grenoble a fine Luglio, seguita dalla Lepton Photon Conference che si terrà in India ad Agosto. Si aspettano quindi diversi mesi di lavoro molto duro per i ricercatori di questi esperimenti, che dovranno darsi da fare per spremere al massimo questi dati.
Ma perché è così importante avere un’alta luminosità, ovvero tantissime collisioni?
La ragione è che i fenomeni che si vogliono trovare tra i dati dell’LHC sono estremamente rari. Facciamo un esempio. Sappiamo che l’LHC accelera protoni, ovvero le particelle che compongono il nucleo atomico. I protoni sono a loro volta composti da altre particelle, chiamate quark e gluoni. Abbiamo già parlato di un metodo per cercare il famoso bosone di Higgs, ovvero la particella responsabile di donare la massa alle altre particelle, tramite la sua produzione per fusione di due quark o di due gluoni e il suo successivo decadimento in due fotoni. Se questo modello fosse corretto, questo tipo di interazioni avverrebbe durante la collisione di due protoni, e sarebbe quindi possibile provare l’esistenza del Bosone di Higgs. Ma anche se ciò fosse, accadrebbe con una probabilità molto molto bassa. Se io collido due protoni, e non edo niente, posso escludere l’esistenza del Bosone di Higgs? Non direi. Se ne collido 10 posso? Se ne colllido mille? O un milione? O 70 milioni di milioni? Più collisioni ho a disposizione e più bassa è la probabilità che se il bosone di Higgs esistesse veramente, mi fosse semplicemente sfuggito. Per questo è fondamentale avere un’alta luminosità, per dare credito alle proprie affermazioni (esistenza o meno di un certo processo) tramite studi statistici che ci dicono la probabilità che abbiamo di dare il risultato sbagliato nonostante l’osservazione di milioni di milioni di eventi.
Una luminosità di 1 femtobarn inverso comincia ad essere un valore veramente competitivo per riuscire a escludere o rivelare fenomeni estremamente importanti, come il Bosone di Higgs, o la Supersimmetria. Ora, quindi, non ci resta che aspettare qualche mese, e vedere quali risultati verranno pubblicati durante l’ancora lungo 2011!
