Svelare i misteri dell’universo invisibile resta un obiettivo prioritario anche per la Cina. Il Paese asiatico ha infatti annunciato la costruzione di un laboratorio avanzato che sarà in grado di produrre oltre 100 milioni di mesoni eta al secondo, con l’obiettivo di sondare regioni finora inesplorate della fisica delle particelle e, forse, individuare candidati per la materia oscura.
Il nuovo impianto sorgerà nella provincia del Guangdong, presso la High-Intensity Heavy Ion Accelerator Facility (HIAF), sotto la supervisione dell’Istituto di Fisica Moderna dell’Accademia Cinese delle Scienze. Al centro del progetto ci sarà la fabbrica di super mesoni eta di Huizhou, un’infrastruttura pensata per generare più di 10 trilioni di queste particelle neutre ogni anno.
Ma perché concentrare tante risorse su una particella così sfuggente come il mesone eta? Gli scienziati ritengono che i suoi decadimenti rari — in particolare in coppie di elettroni e fotoni — possano rivelare l’esistenza di particelle finora sconosciute, capaci di fungere da “ponte” tra la materia ordinaria e la materia oscura. Si parla di particelle “portali”, tra cui anche le ipotetiche particelle di energia oscura o i fotoni oscuri.
Uno degli elementi chiave di questo programma è l’enorme quantità di dati che il laboratorio sarà in grado di raccogliere. Grazie all’altissimo tasso di produzione dei mesoni eta, i ricercatori avranno la possibilità di osservare fenomeni rari che, in contesti sperimentali più limitati, passerebbero inosservati. Come ha spiegato Rong Wang, responsabile degli studi di simulazione del progetto, i primi test teorici hanno già evidenziato il grande potenziale della struttura per scoperte inattese.
Il progetto, tuttavia, non si limita alla ricerca della materia oscura. Gli scienziati sperano anche di chiarire il perché l’universo contenga più materia che antimateria, esplorando nuove forme di violazione della simmetria carica-parità (CP). Inoltre, la precisione degli esperimenti consentirebbe verifiche accurate della forza nucleare forte e possibili approfondimenti su anomalie già note, come il momento magnetico anomalo del muone.
Per raggiungere questi ambiziosi obiettivi, il laboratorio sarà dotato di un avanzato rivelatore chiamato Huizhou Hadron Spectrometer (HHaS). Questo sistema integra tecnologie d’avanguardia: un tracciatore a pixel in silicio per identificare le particelle cariche, un sistema di misurazione dei tempi di volo, un calorimetro elettromagnetico e un potente magnete superconduttore.
I sensori di HHaS promettono prestazioni straordinarie, con una risoluzione spaziale fino a 100 micrometri e la capacità di analizzare oltre 100 milioni di collisioni al secondo. I progettisti puntano a raggiungere una precisione temporale tra 1 e 5 nanosecondi, con pixel ancora più piccoli, da 40 a 80 micrometri — una scala inferiore al diametro di un capello umano.
I risultati finora ottenuti attraverso le simulazioni fanno ben sperare: secondo i ricercatori, basterebbe un solo mese di operazioni per superare i livelli di sensibilità attualmente disponibili in altri laboratori del mondo. E non è tutto. I piani futuri prevedono anche l’aggiornamento dei sistemi di accelerazione per produrre particelle ancora più pesanti e approfondire ulteriormente la comprensione dell’universo a livello subatomico.
Il progetto è stato descritto in un articolo pubblicato sulla rivista Nuclear Science and Techniques e può essere consultato in FONTE.
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