SHiP (acronimo di Search for Hidden Particles) è un esperimento proposto per la ricerca di nuove particelle non previste dal Modello Standard (chiamate quindi “Beyond Standard Model”, BSM). Tutte le particelle del Modello Standard sono state osservate, ma è chiaro che questa non sia la teoria definitiva. Ulteriori particelle o interazioni sono necessarie per spiegare un numero di fenomeni osservati nella fisica delle particelle, astrofisica e cosmologia, come la materia oscura, le masse dei neutrini e le loro oscillazioni, l’asimmetria barionica e l’espansione dell’universo. Non vi è indicazione sulla scala di energia di questa nuova fisica. LHC indagherà l’esistenza di queste particelle alla scala di energia del TeV.

E’ tuttavia possibile che alcune delle particelle responsabili della fenomenologia oltre il modello standard non siano state osservate a causa delle loro interazioni estremamente fievoli, piuttosto che per la loro possibile grande massa. Con piccole costanti di accoppiamento e di mixing, e quindi lunghe vite medie, gli esperimenti precedenti non hanno posto limiti significativi su queste particelle nascoste, e l’area di indagine degli esperimenti attuali è limitata sia in luminosità che accettanza. Per questo la ricerca di particelle BSM di piccola massa dovrebbe essere anche condotta anche alla frontiera di intensità, insieme alla frontiera di energia attualmente in espansione. SHiP è progettato per dare accesso a un vasto insieme di modelli di interesse, potrà potenzialmente risolvere i principali enigmi di osservazione nella fisica delle particelle e cosmologia moderne, e potrà esplorare alcuni di questi modelli fino ai loro “limiti” naturali.

Tra questi modelli di particelle a lunga vita media e molto debolmente interagenti, che appartengono al così detto “Hidden Sector” (“Settore Nascosto”), è di particolare interesse il modello che predice l’esistenza degli Heavy Neutral Leptons, partner destrorsi dei neutrini attivi. SHiP ha anche il potenziale unico di testare l’universalità dei sapori dei leptoni confrontando le interazioni dei neutrini mu e tau.

Per produrre fasci ad alta luminosità, è stata proposta al CERN una Beam Dump Facility (BDF), dove il fascio da 400 GeV ad alta intensità del Super Proton Sychrotron sarà fatto collidere su un complesso sistema di bersagli. La struttura sarà condivisa con vari esperimenti. Tra questi esperimenti, ci si aspetta che SHiP riceva 2×10^20 POT (Protons On Target) in 5 anni di attività.

L’esperimento SHiP è caratterizzato da un esteso e potente campo magnetico, progettato per rimuovere tutte le particelle cariche conosciute che si originano dalla collisione. A seguire vi è un detector di neutrini dedicato, e un volume vuoto di 50 metri dove ci si aspetta che le particelle dell’Hidden Sector decadano in particelle note. I prodotti di decadimento saranno quindi misurati dai rivelatori a valle: spettrometro, calorimetro, timing e detector di muoni. Un vasto insieme di sistemi di veto e identificazione del background renderanno SHiP un rivelatore estremamente sensibile e pulito.

 
 

 

 

 

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