Markus Zerlauth, che dirige il progetto HL-LHC, ha scelto una frase da rito di passaggio: “Da lunedì entriamo in una nuova fase.” In sostanza, per chi non lavora al Cern: il più grande acceleratore di particelle del mondo, l’LHC, si spegne per quattro anni. Tornerà nel 2030 con un nome nuovo e dieci volte più potenza di collisione. Nel mezzo, 1,3 miliardi di euro di lavori e 1,2 chilometri di tunnel da rifare. La promessa dichiara al suo “ritorno”? Guardare in faccia la materia oscura.
Cosa si ferma e cosa si tocca
L’anello sotterraneo dell’acceleratore di particelle più famoso del mondo, sotto il confine franco-svizzero, resta dov’è. Sono i magneti superconduttori del cuore della macchina che vanno sostituiti: 1,2 chilometri su 27. Ma sono 1,2 chilometri che contano un sacco: quelli vicini agli esperimenti ATLAS e CMS, i due grandi rivelatori che nel 2012 trovarono il bosone di Higgs. I nuovi magneti, fatti di una lega di niobio-stagno, generano campi del 50% più forti dei precedenti, e servono a concentrare i fasci di protoni nello stesso punto con maggiore precisione.
Si chiama luminosità, ed è il numero che il Cern vuole moltiplicare. Ora, ogni volta che due pacchetti di particelle si incontrano dentro ATLAS o CMS si producono in media 60 collisioni. Nel 2030 saranno fra 140 e 200, e i dati totali raccolti dieci volte tanto. Cambio di scala che permette di vedere fenomeni rari, finora fuori portata. Tipo due bosoni di Higgs prodotti insieme. Mai successo.
I numeri del cantiere HL-LHC
Costo totale: 1,2 miliardi di franchi svizzeri (circa 1,3 miliardi di euro), coperto dalle quote dei paesi membri del Cern più contributi in natura (10-15%) di Stati Uniti, Giappone, Canada e Cina.
Dati chiave: 1,2 km di tunnel da rifare su 27, magneti al niobio-stagno con campi 50% più intensi, collisioni per incrocio da 60 a 140-200, fino a 100 volte più dati raccolti. Avvio operativo giugno 2030, durata stimata 10 anni.
Un’IA decide cosa salvare
C’è un dettaglio che dice molto sullo stato delle cose. Con il nuovo HL-LHC le collisioni saranno talmente tante (diversi miliardi al secondo) che salvare tutto sarà impossibile. Quindi si selezionano gli eventi mentre accadono, in tempo reale, e si butta il resto. La selezione la fa un’intelligenza artificiale.
“L’IA non sostituisce i fisici,” ha tenuto a precisare Nedaa-Alexandra Asbah dell’esperimento ATLAS.
“È uno strumento potente che ci aiuta a usare meglio i dati.”
Detto altrimenti: dei miliardi di collisioni al secondo, ne tratterranno qualche migliaio, scelte da un modello addestrato a riconoscere gli eventi “interessanti”. Cosa significhi “interessante” in questo contesto è una questione che ai filosofi della scienza piacerà parecchio. Già nell‘aprile 2025 il Cern OpenLab aveva annunciato un rifacimento dello storage flash dei dati LHC proprio per reggere quello che sta arrivando.
Cosa cerca l’HL-LHC, davvero
La risposta breve è: Materia oscura. Quella lunga è meno epica. Allora: sappiamo che la materia ordinaria (stelle, pianeti, gas, polveri, noi) è solo il 5% dell’universo. Il resto è materia oscura (27%) ed energia oscura (68%): due cose che chiamiamo così perché, semplicemente, non sappiamo cosa siano.
L’HL-LHC dovrebbe produrre particelle abbastanza rare da scoprire, se esistono: quelle che compongono la materia oscura. Un po’ come cercare un ago in un pagliaio dieci volte più grande, sperando che l’ago esista per davvero.
L’altra ambizione è il bosone di Higgs, la “particella di Dio” che nel 2012 procurò il Nobel a Peter Higgs e François Englert. L’LHC ne ha prodotti 55 milioni in diciotto anni; l’HL-LHC ne produrrà 380 milioni in dieci. Servono per studiare come due Higgs interagiscono fra loro: quella interazione, se la vedono, dirà qualcosa su come l’universo si è strutturato dopo il Big Bang. Higgs è morto nell’aprile 2024, a 94 anni: gli avevamo dedicato un saluto qui. Non vedrà la macchina che porta il nome della sua intuizione girare più forte, ma sarà per sempre quello che le ha detto dove guardare, anco prima che nascesse.
L’altra faccia della “pausa”
Nei quattro anni di lavori il Cern non starà a guardare. Tra le infrastrutture più curiose che continueranno a girare c’è il sistema di recupero del calore. Quest’anno abbiamo raccontato come il calore di scarto dell’LHC scaldi migliaia di case dei comuni vicini al laboratorio. Quel sistema continuerà a funzionare durante l’upgrade.
Una delle infrastrutture scientifiche più costose del mondo riscalda gli stessi paesi mentre va in “palestra” per diventare più forte.
Quanto manca prima dei primi dati
Orizzonte stimato: 4 anni di lavori (2026-2030), poi 10 anni di operatività. I componenti sono già in produzione di serie: serve solo pazienza.
Quattro anni sono pochi nella scala della fisica e tanti nella scala di una carriera: gli studenti di dottorato che oggi iniziano la tesi al Cern affronteranno la discussione su dati che ancora non esistono. Se non è fantastico già questo…
Buon riposo, LHC, e cresci bene.
