Una linea di trasmissione capace di trasportare corrente fino a 120mila ampere, quando i normali cavi dell’alta tensione non possono raggiungere un’intensità maggiore di circa 3mila ampere. Un sistema nato dalla superconduttività utilizzata nell’acceleratore di particelle del Cern di Ginevra, quello che ha dimostrato l’esistenza del bosone di Higgs. La linea include un nuovo cavo superconduttore che ha già suscitato l’interesse di industrie che hanno bisogno di correnti elettriche elevate. Del resto, il cavo nasce proprio da un fortunato incontro tra scienza e industria. A idearlo, e a creare un primo prototipo, è stata una scienziata italiana che lavora al Cern: Amalia Ballarino. E a sviluppare e realizzare, sotto la sua guida, a livello industriale, il filo che è il cuore del cavo, è stata Asg Superconductors, che lo ha messo in produzione e, a dicembre, ha consegnato 1.150 chilometri di questo specialissimo filo alla sua ideatrice.
La Ballarino è una degli scienziati che hanno contribuito in modo determinante alla realizzazione del Large hadron collider (Lhc) del Cern, l’acceleratore di particelle che sta facendo compiere grandi passi alla fisica e che, a breve, sarà soggetto un upgrade per aumentarne la luminosità, anche grazie ai nuovi fili superconduttori. Approdata dal liceo classico Bodoni di Saluzzo (Cuneo) alla facoltà d’ingegneria nucleare del Politecnico di Torino, la Ballarino è poi arrivata al Cern dove ha fatto una tesi di dottorato con la quale ha concepito e sviluppato elementi innovativi che oggi sono utilizzati per alimentare gli acceleratori di particelle. Inutile dire che dal Cern non è più andata via e oggi è deputy group leader del settore Msc (magnets superconductors and cryostats) e responsabile della sezione materiali e sistemi superconduttori.
«Noi ci occupiamo – spiega – dello sviluppo del design e della costruzione dei magneti per gli acceleratori del Cern. Per Lhc si utilizzano cavi di niobio titanio che possono trasportare correnti elevatissime, fino a 13mila ampere, senza disperdere potenza: è la tecnologia che ha consentito di costruire questo acceleratore, perché il rame e i materiali convenzionali non potrebbero essere utilizzati in magneti come quelli dell’Lhc e avrebbero comunque un consumo altissimo. Certo c’è un caveat: perché per ottenere questa conduttività ci vogliono temperature molto basse. Nei 27 chilometri di circonferenza dell’Lhc ci sono -271°, quindi si è molto vicini allo zero assoluto (-273,15°, ndr). Tutto l’anello si deve tenere a questa temperatura per far funzionare l’acceleratore. La Asg ha costruito una parte dei magneti dipoli per mantenere la curvatura dei due fasci di protoni che facciamo collidere in quattro punti precisi dell’acceleratore. Quattro punti che chiamiamo “esperimenti” e che sono denominati Cms, Atlas, Alice e Lhc-b». Atlas e Cms, prosegue la Ballarino, «sono i due esperimenti con i quali, grazie ai rilevatori utilizzati, abbiamo confermato l’esistenza del bosone di Higgs».
L’acceleratore, spiega la scienziata, continua a funzionare: «Abbiamo appena finito una fase di manutenzione e cominciato a raffreddare nuovamente l’Lhc per riavviarne l’utilizzo», e si sta lavorando, prosegue, «a un upgrade, che consiste nel sostituire alcune parti, vicine ai punti Atlas e Cms, per aumentarne la luminosità, che è un parametro proporzionale al numero di collisioni. Il progetto si chiama High luminosity Lhc (Hl-Lhc)». E qui entrano in scena i nuovi materiali dei fili di Asg. «Questi materiali – chiarisce la Ballarino – saranno utilizzati per la prima volta in un acceleratore. Ho proposto di usare linee di conduzione di corrente fatte col diboruro di magnesio (Mgb2) e abbiamo lavorato a lungo con Asg che ora ha realizzato il nuovo filo, anima del cavo che trasporta 120mila ampere a -248°». L’obiettivo di Hl-Lhc, aggiunge la Ballarino, «è di vedere meglio. Finora tutto quello che abbiamo fatto con l’Lhc ha confermato il modello standard della fisica delle particelle: coincide con tutte le previsioni fatte dagli scienziati. Attraverso una maggiore luminosità vogliamo cercare qualcosa di nuovo e magari aprire le porte a un’altra fisica». Inoltre, conclude, «dai cavi pensiamo di trarre un potenziale spin-off industriale. Siamo già stati contattati da aziende importanti, cui necessitano correnti elevate, che vogliono vedere come funziona la linea di trasmissione di corrente».