Esperimento MICE: studiato per la prima volta un processo cruciale per la costruzione dei futuri acceleratori di muoni
La collaborazione internazionale MICE (Muon Ionization Coolin Experiment) ha pubblicato uno studio su Nature in cui annuncia di aver studiato per la prima volta un processo cruciale per la costruzione dei futuri acceleratori di muoni chiamato “raffreddamento dei muoni per mezzo della ionizzazione”. Il risultato è stato ottenuto dall’esperimento MICE che si trova al Rutherford Appleton Laboratory (RAL, UK) e a cui l’Italia partecipa con le sezioni INFN di Milano Bicocca, Napoli, Pavia, Roma Tre e nella fase iniziale Genova e Trieste.
L’esperimento MICE ha dimostrato che è possibile impiegare una tecnica completamente nuova per realizzare un apparato capace di trasformare un fascio disordinato (“caldo”) di muoni in un fascio di muoni ordinato (“freddo”) con cui poter realizzare un acceleratore molto compatto di particelle (muon collider) per la ricerca fondamentale ad alte energie. Grazie a questa tecnica è possibile “raffreddare” i muoni, ovvero far si’ che un fascio di muoni occupi un “volume’’ molto piu’ piccolo rendendoli utilizzabili in acceleratori convenzionali.
La tecnica si basa su una innovativa combinazione di materiali in cui i muoni vengono raffreddati per ionizzazione e successivamente accelerati ripetendo questa procedura più volte. Il contributo italiano è consistito nel disegno iniziale dei magneti solenoidi superconduttori per i tracciatori di muoni (sezione INFN di Genova), nella costruzione dei sofisticati rivelatori necessari ad identificare i muoni utilizzati nell’esperimento (sezioni INFN di Milano Bicocca, Pavia e Roma3) e nella successiva analisi dati. L’esperimento ha un carattere fortemente interdisciplinare e coinvolge esperti di rivelatori, acceleratori, informatica e criogenia in un ampio contesto internazionale.
Il muone
Il muone è una particella appartenente alla famiglia dei leptoni e ha le stesse caratteristiche del più conosciuto elettrone, ad eccezione della massa che è circa 200 volte maggiore. Inoltre, a differenza dell’elettrone, il muone è instabile, ossia ha una vita molto breve. I muoni sono usati per studiare fenomeni molto diversi e i ricercatori della collaborazione MICE sperano che questa nuova tecnica possa aiutare a produrre fasci di muoni di buona qualità anche per altre applicazioni. Possono essere usati per studiare la struttura atomica dei materiali, come catalizzatori per la fusione nucleare e vedere attraverso materiali veramente densi che i raggi X non possono attraversare.
Recentemente L’INFN e l’INGV, in collaborazione con alcuni istituti di ricerca giapponesi, hanno realizzato una radiografia muonica del vulcano Stromboli ( http://home.infn.it/it/comunicazione/comunicati-stampa/3536-stromboli-realizzata-la-prima-radiografia-muonica-del-vulcano). Sempre al Rutherford Appleton Laboratory i fisici dell’INFN hanno usato fasci per ricerche di archeometria e fisica fondamentale (esperimento FAMU) .