MESA a Magonza: progressi nella prossima grande avventura della fisica!

MESA a Magonza: progressi nella prossima grande avventura della fisica!

Prende forma la costruzione dell’acceleratore di particelle per il recupero energetico MESA (Mainz Energy-recovery Accelerator) presso l’Università Johannes Gutenberg di Magonza (JGU). Il 10 aprile 2025 è stata consegnata una camera a vuoto del peso di oltre 3 tonnellate, fondamentale per i progetti di ricerca in corso. Questa consegna segue l’installazione di un magnete superconduttore da 21 tonnellate nel novembre 2024, dimostrando ulteriormente lo stato di avanzamento del progetto. MESA non solo fa parte del Cluster of Excellence PRISMA+ di Magonza, ma apre anche nuove possibilità nella ricerca di base in fisica.

Un obiettivo centrale di MESA sono i due esperimenti principali, MAGIX e P2, che intendono contribuire alla ricerca della cosiddetta “nuova fisica”. Il focus dell'esperimento P2 è la misurazione precisa dell'angolo di miscelazione debole al fine di chiarire questioni aperte nella fisica delle particelle elementari. La nuova camera a vuoto ha una lunghezza impressionante di 7 metri e un diametro di 2,4 metri, per un volume di 32 metri cubi. Questa condizione è importante perché la camera crea il vuoto necessario per la cella bersaglio, che deve funzionare a temperature estremamente basse di circa -257 gradi Celsius.

Sfide e soluzioni tecnologiche

In questa cella bersaglio, il cui volume è di circa 70 litri, viene immagazzinato idrogeno liquido. Il vuoto della camera non serve solo da isolamento, ma garantisce anche che il calore generato dal fascio di elettroni sulla cella bersaglio venga dissipato in modo efficiente da un dispositivo di raffreddamento dell'elio. La camera a vuoto contiene anche un rilevatore di pixel di silicio nella parte posteriore che misura la quantità di moto degli elettroni. Una caratteristica speciale è la finestra del vuoto, realizzata in resina epossidica rinforzata con fibra di carbonio, che è fissata tra la parte anteriore e quella posteriore della camera.

La camera a vuoto stessa è realizzata in lega di alluminio ad alta resistenza, dotata di speciali guarnizioni metalliche per garantire un'elevata resistenza alle radiazioni. È stato progettato per adattarsi al magnete superconduttore, il che significa che la sua forma deve essere molto rotonda.

Finanziamenti e ulteriori passi

Il lavoro di sviluppo dell’esperimento P2 ha beneficiato dei finanziamenti del Cluster of Excellence PRISMA+ e del programma di attrezzature su larga scala della Fondazione tedesca per la ricerca (DFG). Allo stesso tempo, anche lo sviluppo delle tecnologie utilizzate in progetti come MESA viene portato avanti attraverso collaborazioni internazionali. Un esempio è l’International Linear Collider (ILC), che si basa sulla tecnologia dell’acceleratore superconduttore, che offre vantaggi come basse perdite di potenza e alta qualità dei fasci di particelle. Queste tecnologie sono state sviluppate da istituzioni come DESY e TESLA Technology Collaboration sin dagli anni '90 e forniscono un prezioso background per gli attuali sviluppi a Magonza.

Nel complesso, MESA è un eccezionale esempio di moderna fisica delle particelle che è all'avanguardia nei progressi tecnologici degli ultimi anni e consente la ricerca universitaria a livello internazionale.