I progetti internazionali sulla fisica delle particelle (neutrini,muoni e altre particelle cosmiche)

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 Colliderin Europa; la costruzione di un programma mondiale leader sul neutrino ospitata negli Stati Uniti; partecipare allo sviluppo di un futuro collisore lineare proposto, se verrà costruito in Giappone.                                                                                                                                "I ricercatori degli Stati Uniti e delle principali altre regioni -hanno scritto in sintesi i membri del gruppo - 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 prevede di esaminare e votare sulle raccomandazioni del gruppo di esperti nel corso di incontri pubblici già programmati. 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 concluso 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."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 (lo schema qui in basso); aggiornamenti al Large Hadron Collidere dei suoi esperimenti; un esperimentoneutrino-lungo e, come linea di base per essere avviato, l’utilizzo del Fermi National Accelerator Laboratory. 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 che 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 ,sempre in basso, aggiornato attraverso il progetto proposto denominato Piano di Miglioramento Proton II; un enorme rivelatore di neutrini ad argon liquido

L'esperimento Icarus 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 P5raccomanda di dirigere le risorse verso una serie di altri progetti che richiedono finanziamenti medi o piccoli. Gli Stati Uniti debbono iniziare subito esperimenti diversi di seconda generazione sulla materia oscura, con la visione di costruire almeno un esperimento grande di terza generazione, all'inizio del prossimo decennio. Verranno aumentati 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 spettroscopico dello strumento(DESI) quii 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  (qui 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 MICEraffreddamento-muone    in basso, attualmente in corso. Gruppo di esperti propone 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 P5precedente, -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  (qui in basso); svolgere un ruolo di primo piano nel programma del rivelatore ILC e fornire elementi acceleratori ILCcritici; ospitare un secondo grande rilevatore sotterraneo, Cherenkovacqua neutrino per completare il proposto rilevatore LBNF