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Risonanze magnetiche e non solo. La superconduttività rappresenta una delle tecnologie fondamentali alla base dei moderni acceleratori di particelle. Al CERN di Ginevra è impiegata in modo estensivo per generare campi magnetici intensi, stabili e uniformi, indispensabili per guidare fasci di particelle che viaggiano a velocità prossime a quella della luce. Il sistema più imponente che sfrutta tali principi è il Large Hadron Collider (LHC), un anello sotterraneo lungo 27 chilometri in cui protoni e ioni vengono accelerati e fatti collidere per esplorare la struttura più profonda della materia.
I magneti che curvano e controllano la traiettoria dei fasci sono basati su materiali superconduttori, in particolare su leghe di niobio-titanio, che diventano privi di resistenza elettrica quando vengono portati a temperature estremamente basse. Per raggiungere queste condizioni, il CERN ha sviluppato uno dei più vasti e complessi sistemi criogenici al mondo, capace di mantenere i magneti a circa 1,9 kelvin grazie all’impiego di elio liquido in stato superfluido. Solo in questa condizione i conduttori possono trasportare correnti di decine di migliaia di ampere senza dissipare energia, consentendo la generazione di campi magnetici dell’ordine degli 8 tesla, necessari per mantenere il fascio in orbita lungo l’intero percorso dell’acceleratore.
La funzione dei magneti non si limita alla curvatura del fascio. Nei punti in cui avvengono le collisioni sono richieste configurazioni di campo particolarmente precise per comprimere e focalizzare il fascio in un’area ridotta, aumentando così la probabilità di interazione tra le particelle. I magneti di focalizzazione, o quadrupoli, sono anch’essi superconduttori e richiedono un controllo delle correnti e delle condizioni termiche estremamente accurato per garantire la stabilità del fascio durante il funzionamento dell’acceleratore.
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