La fisica delle particelle diventerà
ancora più di uno sforzo internazionale, nei prossimi decenni, secondo un panel
incaricato di sviluppare un piano strategico per il futuro della fisica delle
particelle statunitense, le cui raccomandazioni tanto attese sono state
finalmente rilasciate.
Secondo il
gruppo, la priorità per la fisica delle
particelle statunitensi include di continuare a fare svolgere un ruolo
importante al Large Hadron Collider (in basso)
in Europa; la costruzione di un programma mondiale leader sul
neutrino ospitata negli
Stati Uniti; e partecipare allo
sviluppo di un futuro collisore lineare proposto, se verrà costruito in
Giappone.
"I ricercatori degli
Stati
Uniti e delle principali in altre regioni -hanno scritto i membri del
gruppo nella loro sintesi- possono insieme affrontare l'intera gamma delle più
urgenti questioni scientifiche del campo se ognuno, ospita una struttura unica
di livello mondiale a casa e, diventa partner di servizi ad alta priorità,
ospitati altrove". La fisica delle particelle
Progetto Prioritization Panel 25 membri (
P5) è stata
avviata nel mese di settembre
2013,
con lo sviluppo di un progetto di piano strategico per la fisica delle
particelle degli Stati Uniti per il prossimo decennio e oltre.
P5 si riferisce alla “Fisica delle Alte
Energie Advisory Panel” (
HEPAP), organismo
di
24 membri che consiglia
formalmente sia l'
US Department of
Energy Office of Science e la
National
Science Foundation a sostegno della fisica delle particelle.
HEPAP (il tevatron al Fermi Lab
) in basso
prevede di esaminare e votare
sulle raccomandazioni del gruppo di esperti nel corso di un incontro pubblico
che si terrà a Bethesda, Maryland.
Il rapporto P5 è impegnato a definire un processo che ha avuto inizio con le
riunioni dei membri della comunità dei fisici delle particelle US a fine luglio
e inizio agosto dello scorso anno e si è conclusa con l’avvertenza data al P5 di lavorare per il consenso, creando
una strategia unitaria.
"La
comunità è stata fortemente impegnata, -dice il fisico
Steven Ritz (University of California, Santa Cruz), che ha guidato
il
pannello P5- e siamo molto grati
per questo". Il piano raccomanda un programma di
fisica delle particelle degli
Stati Uniti che porterà avanti la ricerca relativa al
bosone di Higgs,
neutrini,
materia oscura,
energia oscura, l
'inflazione,
particelle non ancora scoperte, le
interazioni e i
principi fisici. Per mantenere gli Stati Uniti all'avanguardia nella
fisica delle particelle, i sostenitori del piano propongono di investire una parte maggiore del budget sulla
fisica delle alte energie
DOE per la
costruzione di nuovi impianti sperimentali, innalzando il livello 16-20, al 25
per cento."Questo è un campo di scoperte-guida , -dice
Ritz - perché al fine di scoprire, è necessario
costruire”. Il
pannello P5
raccomanda di fare avanzare una serie di progetti, tra cui un certo numero di
grandi impianti complementari, ordinati in tempo per rientrare nei vincoli di
bilancio. La sequenza di grandi progetti raccomanda: l
'esperimento Mu2e
|
Mappa modificata per Mu2e |
;
aggiornamenti
al Large Hadron Collider e
dei suoi
esperimenti; un
esperimento neutrino-lungo e,
come linea di base per essere avviato, l’utilizzo
del
Fermi National Accelerator
Laboratory (in basso
)
.
P5 raccomanda la
partecipazione degli Stati Uniti nello sviluppo di un
International Linear Collider (in basso
)
in Giappone, se in Giappone verrà
presa la decisione di andare avanti nella costruzione di questo strumento. Il
pannello P5 prevede gli Stati Uniti debbano
ospitare un programma internazionale di ricerca sui neutrini ,in grado di
attrarre la comunità che studiano il neutrino in tutto il mondo, operando sul più
potente fascio di neutrini del mondo e, con partner internazionali, impegnati a
costruire un importante
impianto neutrino-lungo, con una
linea di base completata dai più piccoli esperimenti sui
neutrini breve-basale. Il
lancio di questo programma prevede un cambio di direzione. Il gruppo raccomanda
di riformulare l'attuale esperimento a Baseline Neutrino lungo come un
programma progettato a livello internazionale, coordinato e finanziato
denominato strumento Baseline Neutrino lungo, o
LBNF.
L'impianto dovrebbe utilizzare un fascio di neutrini al Fermilab, aggiornato attraverso il
progetto proposto denominato Piano di
Miglioramento Proton II; un enorme rivelatore di neutrini ad argon liquido interrato,
probabilmente in dotazione alla Research metropolitana di Sanford in South
Dakota; e un rivelatore di minori dimensioni posizionato più vicino alla
sorgente del fascio. Il
pannello P5
raccomanda di dirigere le risorse verso
una serie di altri progetti che richiedono finanziamenti medi o piccoli. Si pone
l’accento sulla necessità per gli
Stati
Uniti di iniziare subito esperimenti diversi di seconda generazione in programma
sulla
materia oscura, con la visione
di costruire almeno un esperimento grande di terza generazione, negli Stati
Uniti, all'inizio del prossimo decennio. Si raccomanda di aumentare i
finanziamenti per i membri delle indagini sulla fisica delle particelle
cosmiche. Il
pannello raccomanda il
completamento del
Grande sinottico Sky Survey (
LSST) e, se il finanziamento è disponibile, la costruzione del
Dark Energy spettroscopica dello strumento
(
DESI) (in basso)
. La raccomandazione è di
lavorare con altre agenzie per finanziare ulteriori progetti comuni come la
CMB-S3,
CMB-S4 e il
Cherenkov
Telescope Array (in basso
)
. Va cambiata direzione per l’ acceleratore e la strumentazione
R & D per allineare meglio con
le priorità elaborate dal
P5. I recenti risultati di fisica hanno ridotto la
necessità di aver al più presto
collider
per
muoni, il pannello raccomanda di
contattare i partner internazionali sulla risoluzione anticipata del progetto
MICE raffreddamento- muone (in basso)
, attualmente in corso. Il gruppo di
esperti propone ancora una tabella di
marcia per la fisica delle particelle degli Stati Uniti in tre scenari di
bilancio: i due scenari vincolati differiscono di circa $ 500 milioni sommati
più di un decennio. “Mentre apparentemente piccole, -dice il rapporto-, queste
differenze sarebbero con un impatto molto grande a breve e lungo termine . Il
pannello ha fatto scelte difficili in fronte alla realtà dei bilanci per la
fisica delle particelle che sono
diminuiti rispetto al piano P5 precedente, -spiega il fisico Andrea Lankford (University
of California, Irvine)-, che ha lavorato sul precedente pannello P5 (2008) e
attualmente è impegnato su
HEPAP”.
In un bilancio non vincolato, il
pannello
P5 raccomanda di lavorare su un programma di sviluppo notevolmente ampliato
mediante l’
acceleratore R & D con l'accento sullo sviluppo di
tecnologie di trasformazione per le macchine di recente scoperta, al di là
delle capacità del
LHC e
ILC; svolgere un ruolo di primo piano
nel programma del rivelatore
ILC e fornire
elementi acceleratori
ILC critici;
e ospitare un secondo grande rilevatore sotterraneo,
Cherenkov acqua neutrino per completare il proposto rilevatore
LBNF.
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