Osservato per la prima volta il “doppio incanalamento” (double channelling) di particelle in cristalli curvati
Presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN è stato osservato per la prima volta il “doppio incanalamento” (double channelling) di particelle in cristalli curvati. Il risultato, conseguito con il dimostratore TWOCRYST, apre la strada a nuove misure di precisione su particelle dalla vita media brevissima e a possibili indizi di nuova fisica oltre il Modello Standard.
Il principio dell’esperimento. Lo schema prevede l’uso di due cristalli di silicio curvati e di un bersaglio fisso. Il primo cristallo intercetta l’alone secondario del fascio di protoni e lo deflette verso il bersaglio, dove si producono barioni charm; il secondo cristallo imprime un’ulteriore deflessione controllata alle particelle generate, consentendo di accedere a misure dei loro momenti di dipolo elettrico e magnetico. Nelle prime misure del giugno 2025, a 450 GeV, sono stati registrati segnali netti di particelle deflesse in sequenza dai due cristalli. Ulteriori test a energie dell’ordine dei TeV valuteranno la fattibilità di un esperimento su scala completa e l’ottimizzazione dei tassi di produzione.
TWOCRYST in breve. Il dimostratore integra due cristalli curvati, un bersaglio e rivelatori bidimensionali di posizione. L’obiettivo è validare in ambiente LHC la qualità dei cristalli, la stabilità della curvatura e le procedure di allineamento fine, requisiti indispensabili per ottenere deflessioni angolari elevate su distanze millimetriche con perdite minime di intensità.
Il contributo di UniFe e INFN-Ferrara. L’Università di Ferrara (UniFe) e la Sezione INFN di Ferrara hanno fornito un contributo determinante progettando, realizzando e qualificando i cristalli di silicio curvati impiegati nel dimostratore, nonché sviluppando le procedure di allineamento e controllo. In particolare, per UniFe hanno contribuito Andrea Mazzolari, Marco Romagnoni, Vincenzo Guidi e Riccardo Negrello; per INFN-Ferrara Laura Bandiera, Alexey Sytov e Lorenzo Malagutti. La qualità cristallina, la curvatura controllata e la robustezza meccanica dei dispositivi sono risultate essenziali per raggiungere le prestazioni richieste: deflessioni intense, riproducibilità della risposta e stabilità operativa durante le fasi di allineamento e presa dati.
Prospettive. Il risultato inaugura un nuovo capitolo nelle applicazioni dei cristalli curvati al LHC, con ricadute sul disegno di esperimenti a bersaglio fisso e di concetti innovativi di controllo del fascio. La metodologia potrà abilitare misure di precisione finora non praticabili su particelle instabili, contribuendo a esplorare regimi sensibili a fenomeni oltre il Modello Standard.
Per maggiori informazioni: https://home.cern/news/news/experiments/towards-new-physics-bent-crystals