Autori: Fabbri Fabrizio e Giacomelli Giorgio

LHC costituisce il sistema criogenico più grande del mondo. Per mantenere i magneti superconduttori (4700 ton. di materiale in ognuno degli otto settori) alla temperatura di 1.9 K (pari a -271.3 C), infatti, è necessario fornire un potere refrigerante senza precedenti. La potenza totale impiegata è pari a circa 170 KW. Il processo di raffreddamento dei magneti avviene in tre fasi e dura alcune settimane. Il primo passo consiste nel portare l'elio liquido, contenuto in appositi contenitori, ad una temperatura sufficientemente bassa (4.5 K) per poter essere iniettato all'interno dei magneti. La seconda fase consiste per l'appunto nell'iniezione dell'elio liquido nei magneti. La terza fase consiste nel raffreddare ulteriormente l'elio liquido contenuto nei magneti e portarlo alla temperatura di 1.9 K. Solo ad una temperatura così bassa infatti la corrente elettrica che circolerà nei magneti sarà sufficientemente alta da produrre l'intenso campo magnetico necessario per mantenere i protoni all'energia di 7 TeV nell'orbita chiusa dell'anello di LHC. In totale, il sistema criogenico di LHC necessita di 120 tonnellate di elio liquido, delle quali circa 90 sono utilizzate per i magneti. Le restanti si trovano nelle linee di distribuzione e nelle unità refrigeranti. In totale il sistema criogenico di LHC possiede circa 40000 giunzioni a tenuta stagna lungo tutto l'anello.

Fig. 1: Una parte del sistema criogenico di LHC

LHC possiede anche uno dei sistemi di alto vuoto più grandi e complessi al mondo. In effetti si tratta non di uno, ma di tre sistemi di vuoto distinti:

• Uno per creare il vuoto necessario per l'isolamento delle parti fredde dei magneti superconduttori. In questo caso deve essere pompato via da LHC un volume di aria pari a circa 9000 m³. Come togliere l'aria dalla navata centrale di una cattedrale!
• Uno per creare il vuoto di isolamento della linea di distribuzione dell'elio liquido
• Uno per mantenere all'interno del tubo nel quale circolano i protoni una pressione bassissima, pari a circa 10^-13 atm. Questo valore della pressione, corrispondente ad una altissima rarefazione del gas residuo contenuto nel tubo, è necessaria per rendere trascurabile la probabilità che i protoni accelerati collidano con le molecole di gas all'interno dell'anello e vengano perduti. Si tratta di un vuoto ultra-spinto, circa 10 volte più spinto di quello esistente sulla Luna.