Come mettere insieme un esperimento di fisica internazionale

In una giornata di fine settembre, nell'edificio ad alta altezza del Daresbury Laboratory nel Regno Unito, Jeremiah Holzbauer si trovò con un problema: litri d'acqua provenienti da un acquazzone notturno si erano inaspettatamente raccolti nelle tasche di sollevamento di un blocco di cemento da 14 tonnellate era responsabile del viaggio da Chicago a Daresbury e ritorno. Apparentemente, i due teloni sovrapposti utilizzati per coprire il telaio di trasporto personalizzato del blocco non erano una difesa sufficiente contro gli elementi.

Il team del Daresbury Lab ha avuto un giorno per smontare il telaio, esaminarne le condizioni e lo stato del carico di cemento, quindi rimontare il tutto e rispedirlo a Chicago. Se durante la prima tappa del viaggio fosse piovuta, Holzbauer voleva vedere se si sarebbe ripetuta durante il ritorno, ma prima doveva far uscire l'acqua piovana. Non aveva niente a portata di mano per salvare il blocco oltre una piccola tazza. Ecco cosa ha usato.

Fortunatamente, e ironicamente, Holzbauer e il suo team erano nel bel mezzo di una prova "a secco", un test del sistema di trasporto che utilizzeranno per trasportare enormi ma delicati criomoduli dal Daresbury Lab al Fermi National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti in un sobborgo di Chicago negli Stati Uniti. Lì verranno utilizzati in un nuovo acceleratore di particelle che alimenterà un enorme esperimento sui neutrini.

Il blocco di cemento aveva le dimensioni, il peso e i punti di fissaggio di un vero criomodulo; ognuno è lungo 10 metri e pesa 27.500 libbre, ovvero 12.500 chilogrammi. La squadra lo stava trasportando per vedere quanto bene il telaio costruito avrebbe protetto il carico da urti, colpi... e intemperie.

I test di trasporto sono solo una parte della logistica richiesta per i grandi esperimenti internazionali di fisica delle particelle.

I criomoduli verranno utilizzati per costruire un nuovo acceleratore di particelle lungo 215 metri al Fermilab come parte del progetto Proton Improvement Plan II, o PIP-II. Due diversi tipi di criomoduli saranno forniti dai partner PIP-II nel Regno Unito e in Francia.

PIP-II è il primo acceleratore di particelle ad essere costruito negli Stati Uniti con significativi contributi in natura da parte di partner internazionali. Anche istituzioni provenienti da Francia, India, Italia e Polonia forniscono componenti, tra cui cavità superconduttrici, elettromagneti, fonti di energia a radiofrequenza e componenti di criomoduli. Inoltre, tutte le istituzioni partner apportano competenze in progettazione, tecnologia e trasporti al PIP-II.

"Questo è il massimo", afferma Holzbauer, responsabile dei trasporti PIP-II al Fermilab. "Si tratta di un ordine di grandezza più complicato rispetto alla maggior parte degli altri progetti, dal punto di vista logistico, perché si spedisce tra India, UE e Regno Unito. I trasporti sono più lunghi, ci sono molte più fasi di movimentazione, le dogane sono molto più impegnative e le la diversità delle attrezzature è piuttosto significativa."

Holzbauer non si aspettava di subire un esercizio di spostamento dell'acqua durante il test di trasporto. Ma saprà come prevenirlo quando coordinerà il vero trasloco: sostituirà il doppio telo con una copertura singola su misura.

Holzbauer gestisce la parte ingegneristica dei trasporti, mentre la logistica quotidiana è coordinata dal responsabile della logistica di PIP-II al Fermilab, Brian Niesman.

Niesman supervisiona tutti i pezzi del PIP-II che entrano ed escono dal laboratorio. La maggior parte dei componenti completati arriverà al Fermilab tra il 2024 e il 2028 ma, come dimostrato dal telaio di trasporto del criomodulo, il team PIP-II si sta già preparando conducendo test di trasporto per alcuni dei componenti più grandi e insoliti.

Il raggio di particelle abilitato da PIP-II verrà inviato per 800 miglia attraverso la terra al Deep Underground Neutrino Experiment, o DUNE, che comprenderà un enorme rilevatore a 1,5 chilometri sottoterra presso il Sanford Underground Research Facility, o SURF, nel Sud Dakota. DUNE sarà l'esperimento sui neutrini più completo al mondo quando inizierà a funzionare nel 2028. Gli scienziati di DUNE utilizzeranno i dati delle collisioni di neutrini per tentare di scoprire perché l'universo è dominato dalla materia, tra gli altri obiettivi scientifici.