Tutti i protoni del 2010

Giovedì 4 novembre scorso si è concluso il run di collisioni di protoni a LHC per l'anno 2010. Io, che ultimamente non sono "sulla notizia", arrivo circa 10 giorni dopo a parlarne. Facciamo finta che sia voluto, d'accordo? La fine del run di collisioni protone-protone per il 2010 segna una tappa importante nell'evoluzione della fisica di LHC, per due ragioni, anzi, tre.

Finiti i protoni iniziano a circolare gli ioni. Il programma delle attività di LHC ha sempre previsto, a patto che venissero rispettate alcune condizioni, un un run di collisioni tra ioni pesanti. Ovvero, una fase di attività dell'acceleratore che accelera nuclei di piombo invece che protoni, e li fa collidere. A cosa serva far collidere ioni pesanti ve lo racconto in un'altra occasione. Quello che mi preme invece sottolineare è che il run con gli ioni è sempre stato soggetto a un'approvazione condizionata: sarebbe stato fatto non appena il run dei protoni avesse dimostrato di poter raggiungere una certa luminosità.

Una luminosità da record. Il traguardo fissato di luminosità istantanea nelle collisioni protone-protone è stato raggiunto il 13 ottobre scorso, quando il ritmo delle collisioni fornite dall'acceleratore ha toccato le 10³² per centimetro quadrato per secondo . Si è trattato di un momento cruciale: al di là del fatto che una tale luminosità ci ha permesso nei giorni successivi di raccogliere un sacco dati molto in fretta, era importante riuscire a dimostrare che nel 2011, quando il run con i protoni riprenderà, la macchina riuscirà a fornire moltissime collisioni in poco tempo. Se ricordate, l'obiettivo per questo primo run rimane permettere agli esperimenti di raccogliere un fb^-1: per arrivarci nel 2011 servirà veramente far andare LHC al massimo.

Circa 50 pb^-1. È la quantità di dati che ATLAS e CMS hanno raccolto nel run di protoni del 2010. Che cosa possiamo tirarci fuori? A giugno avevo fatto un tentativo di previsione, vale la pena di andare a rivederselo:

1-10 pb^-1: ATLAS e CMS dovrebbero aver raccolto abbastanza W e Z per tentare una prima misura della sezione d’urto di produzione. Potrebbero persino pretendere di aver visto il quark top.

10-100 pb^-1: prime misure di fisica del B, e qualcosa potrebbe già venir detto su qualche scenario teorico esotico, o su qualche punto dello spazio dei parametri delle super-simmetrie.

Le prime misure di sezione d'urto di produzione di W e Z in effetti sono state pubblicate, e sia ATLAS che CMS hanno visto i primi segnali di top. Qualche scenario esotico è persino già stato escluso, la cosa interessante sarà vede che cosa sapremo dire di quali altri con tutti i dati 2010. E poi, ovviamente, ci sono tutte le misure legate ai processi "noti" del modello standard, che - se non rappresentano obiettivi di nuova fisica - saranno cruciali per valutare quanto bene comprendiamo il comportamento dei rivelatori.

Si riprende a Febbraio. Il run con gli ioni pesanti finirà il 6 dicembre, dopodiché si ferma tutto per la manutenzione invernale dei rivelatori, e soprattutto per analizzare i dati. In linea di principio il run di protoni del 2011 dovrebbe ricominciare in Febbraio. Il condizionale è d'obbligo: tempi e modi del run 2011 (per esempio: resteremo a 7 TeV? O tenteremo di alzare un po' l'energia?) verranno discussi nel famoso meeting di Chamonix dopo la pausa natalizia.