Progettazione magnetica e meccanica dei dipoli superconduttori HTS a grande apertura per l'anello dell'acceleratore del Muon Collider

Abstract

Il Muon Collider (MuCol) mira a utilizzare fasci di muoni nelle collisioni tra particelle, superando i limiti degli acceleratori elettronici (radiazione di sincrotrone) e degli acceleratori adronici (dispersione di energia tra i partoni). Poiché i muoni decadono in 2,2 μs, generando il “Beam Induced Background”, l’intero esperimento deve essere realizzato su scale temporali compatibili con questo fenomeno fisico e la radiazione di fondo prodotta deve essere gestita in maniera adeguata. Questo progetto potrebbe aprire nuove frontiere energetiche e consentire studi approfonditi sul sapore leptonico. La mia tesi, svolta presso l’INFN di Genova e al CERN, si è concentrata sull’ottimizzazione elettromagnetica e meccanica dei dipoli superconduttori per l’anello acceleratore del Muon Collider, utilizzando software analitici e analisi agli elementi finiti. Lo studio ha impiegato superconduttori avanzati ad alta temperatura critica (HTS), in particolare ReBCO, particolarmente adatti alla generazione di campi magnetici intensi e al funzionamento a temperature di 20 K o superiori.

The Muon Collider (MuCol) aims to use colliding muon beams, overcoming the limitations of electrons accelerators (synchrotron radiation) and hadrons accelerators (energy spread among partons). As muons decay in 2.2 μs, generating the “Beam Induced Background”, the entire experiment must be performed in timescales compatible with this physical phenomenon and handle the background radiation produced. This project could open new energy frontiers and enable in-depth studies of leptons. My thesis, carried out at INFN Genoa and CERN, focused on the electromagnetic and mechanical optimization of superconducting dipoles for the Muon Collider's accelerator ring, using analytical software and finite element analysis. The study utilized advanced high-temperature superconductors (HTS), specifically ReBCO, which are ideally suited for generating strong magnetic fields and for operation at temperatures of 20 K or higher.