ALICE è ad oggi una collaborazione di oltre 2000 persone, fra ricercatori e ingegneri, provenienti da 171 istituzioni di 40 diverse nazioni. La componente Italiana consta di circa 250 persone e include le Università e Sezioni INFN di Bari, Bologna, Brescia, Cagliari, Catania, Erice, Foggia, Frascati, Legnaro, Messina, Padova, Pavia, Salerno, Torino, Trieste, Vercelli.

ALICE ha costruito un rivelatore ottimizzato per studiare le collisioni dei nuclei alle energie ultra-relativistiche fornite dall'LHC. L'obiettivo è studiare la fisica della materia fortemente interagente alle più alte densità di energia raggiunte finora in laboratorio. In tali condizioni si forma una fase estrema della materia, chiamata plasma di quark-gluoni. Si pensa che il nostro universo sia stato in uno stato così primordiale per i primi milionesimi di secondo dopo il Big Bang, prima che quark e gluoni si legassero insieme per formare protoni e neutroni.

Ricreare in laboratorio questo stato primordiale della materia e capire come evolve ci permetterà di far luce su come è organizzata la materia e sui meccanismi che confinano quark e gluoni. A tale scopo, la Collaborazione ALICE sta conducendo uno studio completo degli adroni, degli elettroni, dei muoni e dei fotoni prodotti nelle collisioni di nuclei pesanti.
ALICE sta anche studiando le collisioni protone-protone e protone-nucleo sia per confronto con le collisioni nucleo-nucleo sia a pieno titolo.

Figura 1: L'apparato dell'esperimento ALICE.

L’apparato (Fig. 1) è costituito da un magnete solenoidale e da più rivelatori differenti, per la gran parte contenuti entro il magnete e disposti a simmetria cilindrica attorno all’asse dei fasci di LHC. Ciò permette di rivelare, con alta efficienza, la moltitudine di particelle diverse prodotte negli urti ione-ione ad altissima energia (Fig. 2).

Figura 2: Evento di collisione piombo-piombo ad LHC Run3.

L’apparato misura circa 20 metri in lunghezza e 16 in altezza e in larghezza. Partendo dal volume a ridosso della zona d’interazione e muovendosi radialmente verso l’esterno, vi sono: il rivelatore di vertice (ITS), una camera di tracciamento a gas (TPC), rivelatori per elettroni, positroni ed altre particelle ad alto impulso; un rivelatore di tempo di volo (TOF); uno spettrometro per fotoni; un calorimetro elettro-magnetico (EMCAL). Oltre il magnete vi sono uno spettrometro per muoni, rivelatori dedicati al trigger e a misure calorimetriche a piccoli angoli, rivelatori di monitor per raggi cosmici.

L‘ITS2 (Fig. 3), ovvero la seconda versione dell’Inner Tracking System di ALICE, è basato sulla tecnologia a pixel monolitici attivi (MAPS), che integra il volume sensibile alle particelle e la logica CMOS di elaborazione del segnale in un unico cristallo di silicio. I sensori, con spessore minimo pari a soli 50 micron, sono organizzati in 7 strati cilindrici intorno ai fasci di particelle messi in collisione da LHC.
Il Gruppo ALICE Trieste ha avuto un ruolo fondamentale nello sviluppo e nella costruzione dell’ITS2 di ALICE: ha partecipato alla progettazione del rivelatore e alla caratterizzazione dei sensori MAPS, ha curato la produzione dei circuiti di distribuzione di segnali e alimentazione e ha contribuito alla costruzione degli strati più estesi del rivelatore.
Allo stesso tempo, il gruppo di Trieste, sta guidando lo sviluppo di una futura evoluzione del rivelatore basata su sensori a pixel assottigliati e con geometrie non convenzionali.

Figura 3: Inner Tracking System di ALICE dopo l'aggiornamento concluso nel 2021.

I risultati dello studio condotto da ALICE sui fenomeni associati al plasma di quark e gluoni, il mezzo deconfinato fortemente interagente prodotto ad LHC nelle collisioni Pb-Pb, contribuiscono ad una migliore e più ampia comprensione della natura dell'interazione forte, non ottenibile da reazioni che comportino pochi nucleoni nel canale d’ingresso. Forniscono inoltre importanti risultati con cui confrontare le previsioni di evoluzione dell’Universo nei suoi primi istanti dopo il Big Bang; gli urti fra ioni piombo ad alta energia vengono infatti detti dei Little Bang, ovvero Big Bang su piccolissima scala (Fig. 4).

Figura 4: simulazione di plasma di quark e gluoni.

Il Gruppo ALICE di Trieste si occupa di investigare le proprietà del plasma di quark e gluoni tramite diverse misure. Alcuni esempi sono lo studio di produzione di 

• nuclei ed ipernuclei, il cui meccanismo di produzione non è chiaro ed è ancora in discussione
• adroni di sapore pesante (charm e beauty) che attraversano il mezzo interagendo con esso
• risonanze che decadono con una vita dello stesso ordine di grandezza del plasma di quark e gluoni. 

Il gruppo si occupa anche di studio delle collisioni protone-protone, sia come misure di riferimento per le collisioni tra ioni pesanti che di per sé. Infatti, una delle scoperte più importanti nelle collisioni pp all'LHC è l'osservazione di caratteristiche collettive dei fluidi e innalzamento di produzione di stranezza (Fig. 5), incredibilmente simili a quelle osservate nelle collisioni tra ioni pesanti.

 Figura 5: Produzione di barione Xi in collisioni protone-protone.