Nei prossimi anni il complesso di acceleratori di particelle del centro europeo per la ricerca nucleare (CERN) verra' potenziato per aumentarne le prestazioni. Per arrivare a tale risultato, e' previsto un incremento dei parametri chiave che caratterizzano il fascio di particelle, in particolare l'energia, la brillanza e l'intensita'. Numerosi progetti, come ad esempio LIU (LHC Injection Upgrade) o HL-LHC (High Luminosity LHC), sono stati avviati per raggiungere questo obiettivo. Tuttavia, nel momento in cui il fascio di particelle raggiungera' le nuove caratteristiche desiderate, un gran numero di sistemi, componenti e apparecchiature dovra' essere riprogettata e riottimizzata tenendo in conto del nuovo scenario. Particolare attenzione deve essere posta per i dispositivi che entrano a diretto contatto con il fascio di particelle, i cosidetti beam intercepting devices (BIDs): targets, beam dumps, collimatori, absorbers/scrapers. Infatti, questi ultimi, se mal progettati, potrebbero andare incontro a rottura prematura per effetti meccanici indotti o, per interazione elettromagnetica, indurre instabilita' non volute nel fascio che ne lederebbero la qualita'. Mentre esiste una vasta letteratura per il secondo tipo di effetti, il primo tipo risulta ancora poco investigato ma sempre piu' presente al crescere delle energie in gioco.
In tale contesto, il progetto presentato si prefissa l'obiettivo di sviluppare un metodo basato sull'analisi multifisica che tenga in conto sia delle interazioni elettromagnetiche che termomeccaniche tra il fascio e i BIDs volto alla progettazione di dispositivi a basso impatto termomeccanico ed elettromagnetico.
Come gia' detto nel campo precedente, la naturale evoluzione degli acceleratori di particelle per la ricerca e' quella di produrre fasci di qualita' sempre piu' alta, ovvero con sempre maggiore energia, brillanza e intensita'. Piu' queste caratteristiche vengono migliorate piu' il range di esperimenti possibili diventa ampio e le conoscenze fisiche che ne derivano solide. Non e' un caso che numerosi premi nobel siano stati vinti anche grazie alle conferme sperimentali di un acceleratore di particelle. Per citare solo l'ultimo esempio in ordine cronologico si consideri il premio nobel attribuito a Peter Higgs e François Englert, nel 2013, per aver teorizzato l'esistenza di una nuova particella, il bosone di Higgs, conferito solo dopo la conferma sperimentale della sua esistenza da parte dell'acceleratore del CERN Large Hadron Collider (LHC).
Tuttavia, le sfide tecnologiche da vincere per ottenere acceleratori con fasci di qualita' sempre maggiore sono innumerevoli, in particolare la progettazione dei BID, i componenti che interagiscono direttamente con le particelle accelerate, si fa sempre piu' difficoltosa a causa della complessita' dei fenomeni che si manifestano all'aumentare delle energie in gioco (in particolare ci si riferisce all'accoppiamento tra fenomeni elettromagnetici e termomeccanici). Cio' puo' causare ritardi nel design e nella messa in opera della macchina. Questo progetto propone quindi lo sviluppo di un metodo che permetta di studiare gli effetti che al momento limitano la costruzione dei BID e la definizione di linee guida per la loro progettazione ottimizzata. Cio' portera', da un lato, ad una maggior comprensione della dinamica dei fasci e dell'interazione tra fascio ed ambiente, dall'altro all'elaborazione di metodi, strumenti software e linee guida capaci di velocizzare notevolmente la fase di progetto di un BID.