Il CERN vuole investire 21 Miliardi di Euro

Introduzione

Martedì 15 Gennaio come riportato da Focus, è stato disposto nei laboratori nei pressi di Ginevra il nuovo progetto per la realizzazione di un acceleratore di particelle quattro volte più grande di quello attuale. Si tratta del FCC (Future Circular Collider). Il documento presentato il 15 di Giugno, offre diversi progetti preliminari per un Future Circular Collider (FCC) – che sarebbe il più potente acceleratore di particelle mai costruito al mondo – con diversi tipi di acceleratori con costi che vanno da circa 9 miliardi di euro (10,2 miliardi di dollari) a 21 miliardi di euro.

“È un salto enorme, come pianificare un viaggio non su Marte, ma su Urano”

Gian Francesco Giudice

Lo studio del nuovo acceleratore di particelle FCC, ospitato dal CERN, è una collaborazione internazionale di oltre 150 università, istituti di ricerca e partner industriali provenienti da tutto il mondo. Questo progetto si potrebbe rivelare un importante investimento da parte del Cern, che dopo la scoperta del famosissimo bosone di Higgs, prevede un ampliamento massiccio nei campi della scoperta di nuove particelle.

Come sostenuto in questo articolo dai colleghi di Science: ” Il Future Circular Collider (FCC), questo il nome del successore dell’LHC, sarà un tunnel di 100 km con un’altissima luminosità che permetterà di raccogliere numerosi dati anche di eventi più rari. L’FCC potrebbe essere la culla di nuove scoperte di particelle“.

Obiettivi Strategici

L’Europa deve rafforzare ed estendere la sua leadership globale nella ricerca fondamentale per interconnettere le menti più brillanti e il sostegno finanziario delle nazioni di tutto il mondo al fine di raggiungere ciò che non può essere raggiunto da solo: la continua esplorazione profonda del microcosmo per raggiungere la comprensione di ciò che l’universo è fatto al suo interno.

Questo programma crea la necessaria coesione a lungo termine tra i partner europei attraverso una visione comune basata sul consenso per un’infrastruttura di ricerca attraente, estensibile e a prova di futuro. L’approccio più promettente per raggiungere questo obiettivo è quello di dedicare prima di tutto le risorse disponibili ad una macchina pronta per la tecnologia che porti ad un programma di fisica ottimizzato per la progettazione di un successivo collisore transfrontaliero di energia.

Gli obiettivi strategici di Ricerca e Sviluppo, secondo il Cern, si concentreranno principalmente sul minimizzare i costi di costruzione e il consumo di energia, riducendo allo stesso tempo, gli impatti socio-economici con un focus particolare sui benefici per l’industria e la ricerca scientifica. Dato che sono necessari 8 anni per la preparazione del progetto e l’organizzazione dei processi amministrativi con i paesi ospitanti, la costruzione della nuova infrastruttura potrà iniziare nel 2028.

La Timeline del progetto

Secondo quanto stabilito dai ricercatori del Cern, la durata complessiva del progetto e il funzionamento del FCC è di circa 7 decenni. Il primo stage del progetto inizierà con la fase preparatoria di 8 anni, seguita dalla fase di costruzione che durerà 10 anni. Per il successivo funzionamento dell’impianto FCC-ee è prevista una durata di 15 anni per completare il programma di fisica attualmente previsto. Ciò significa un totale di quasi 35 anni per la costruzione e il funzionamento dell’FCC-ee (Il progetto FCC-ee è parte integrante del Future Circular Collider design study (FCC) del CERN, e sarebbe il primo passo verso l’obiettivo a lungo termine di un collisore protone-protone da 100 TeV).

La fase preparatoria per la seconda fase, il collisore protone-protone, FCC-hh (un collisore protone-protone da 100 TeV che va a completare l’FCC-ee), inizierà nella prima metà della fase operativa FCC-ee. Dopo l’arresto dell’operazione FCC-ee, si procederà alla rimozione delle macchine, alla limitata attività di ingegneria civile e ad un adattamento dell’infrastruttura tecnica generale, seguita dall’installazione e dalla messa in servizio delle macchine e dei rilevatori FCC-hh, per un totale di circa 10 anni. Per il successivo funzionamento dell’impianto FCC-hh è prevista una durata di 25 anni, per un totale di 35 anni per la costruzione e il funzionamento di FCC-hh.

Le spese in conto capitale

La maggior parte degli scenari che lo studio delinea prevedono lo scavo di un tunnel di 100 km accanto al tunnel LHC esistente. In particolare possiamo analizzare le varie voci di spese in conto capitale  definite dal report del progetto del CERN. Le spese sono registrate in MCHF, valuta svizzera.

Il costo totale della costruzione ammonta a 28.600 MCHF, dei quali 11,600 MCHF corrispondono alla fase 1 (fase di implementazione del FCC-ee) e 17000 MCHF alla fase 2 (relativa all’implementazione del FCC-hh). Il costo totale di costruzione è quindi dominato dall’acceleratore FCC-hh e il progetto degli iniettori (48% del totale).

Costi di esercizio

• Manutenzione sostenibile: La progettazione della macchina metterà l’accento sulla concezione dei singoli sottosistemi in modo che possano essere monitorati, mantenuti e riparati dai fornitori di servizi il più efficientemente possibile (manutenzione predittiva attraverso digital twin dell’impianto).
• Design modulare:l’investimento iniziale nella progettazione modulare dei componenti e delle attrezzature di base da installare consentirà un funzionamento, un’assistenza e una riparazione semplificati.
• Infrastruttura digitale ed integrata: attraverso infrastrutture di controllo unificate di supervisione, dovrebbe essere semplice gestire le infrastrutture tecniche di tutti gli esperimenti con un unico team con un know-how avanzato. Grazie a tecnologie come Internet of Things o Machine Learning sarà quindi possibile condividere i dati con i ricercatori e personale specializzato, localizzato in diverse parti del globo.
• Consumo di energia elettrica: Il consumo elettrico è un costo operativo importante, ma l’analisi del progetto concettuale indica che non è il principale fattore di costo.

Conclusioni

Molto resta ancora da fare in termini di ricerca e sviluppo. Michael Benedikt, un fisico del CERN che ha condotto lo studio della FCC, afferma che un impianto di supercollider varrebbe la pena di essere costruito indipendentemente dai risultati scientifici attesi. Questo tipo di sforzi e progetti su larga scala sono un enorme punto di partenza per l’interconnessione di più reti, collegando gli istituti oltre i confini e vari paesi. Tutte queste cose insieme costituiscono un ottimo argomento per promuovere progetti scientifici così unici. Il progetto rappresenta quindi un forte passo in avanti nello studio di nuove particelle con masse molto maggiori di quelle da noi conosciute oggi, che potrebbero permetterci di rispondere ai quesiti a cui per ora non abbiamo trovato una risposta.