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Un esperimento pionieristico al CERN ha compiuto il primo passo verso un modo completamente nuovo di studiare alcune delle particelle più elusive della natura. Utilizzando cristalli di silicio curvi, i ricercatori hanno dimostrato con successo la capacità di deviare particelle ad alta energia attraverso i piani dei cristalli. L’esperimento pilota, chiamato TWOCRYST, è stato installato al Large Hadron Collider (LHC) dopo due anni di preparazione. È il primo ad osservare ad LHC il fenomeno del “double-channeling”, in cui le particelle vengono guidate sequenzialmente attraverso due cristalli piegati.

Il successo di TWOCRYST apre la strada a progetti futuri, tra cui il proposto esperimento ALADDIN, che mira a misurare i momenti di dipolo elettrico e magnetico dei barioni con charm, fornendo indicazioni uniche su una possibile fisica oltre il Modello Standard. Il nuovo esperimento ALADDIN prevede due cristalli curvi: il primo cristallo devia protoni dall’alone del fascio primario si LHC su un bersaglio di tungsteno, producendo barioni con charm; un secondo cristallo piega poi queste particelle per analizzarle con rivelatori ad alta risoluzione. Il momento di dipolo elettrico (EDM) e il momento di dipolo magnetico (MDM) delle particelle con charm vengono quindi studiati attraverso la precessione del loro spin all’interno del cristallo. EDM e MDM sono sensibili a fenomeni di fisica oltre il Modello Standard.

Le istituzioni italiane svolgono un ruolo chiave nello sviluppo di queste tecnologie e nella definizione del programma scientifico che potrebbe portare una nuova generazione di esperimenti al LHC. Il team di UniMi e INFN-Milano, guidato da Nicola Neri (professore a UniMI e portavoce della neonata collaborazione ALADDIN) e da Paolo Gandini (ricercatore INFN), ha contribuito alla progettazione, allo sviluppo e alla costruzione del rivelatore a pixel e dell’apparato sperimentale utilizzato nell’esperimento.

Questo progetto è stato finanziato dall' INFN, dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), Missione 4, Componente 2, Investimento 1.1, Bando n. 1409 pubblicato il 14 settembre 2022 dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), finanziato dall’Unione Europea – NextGenerationEU (Titolo Progetto 43 202277EWLW), e dall’ERC Consolidator Grant SELDOM G.A. 771642.

Link utili
[1] https://home.cern/news/news/experiments/towards-new-physics-bent-crystals
[2] https://twocryst.web.cern.ch/
[3] https://aladdin.web.cern.ch/