It's the end of the world as we know it…

Come oramai avrete appreso dai TG sparsi in giro per i canali televisivi, al di sotto della ridente città svizzera di Ginevra corrono 27 chilometri di tunnel circolare, al cui interno è situato LHC. Il Large Hadron Collider è il più potente acceleratore di particelle mai costruito. Come si intuisce dal suo nome, compito di LHC è quello di provocare collisioni tra fasci di protoni (che sono adroni, in quanto risentono dell’interazione con la forza nucleare forte) ad energie mai sperimentate prima, nella speranza di riuscire a rispondere ad alcune tra le più importanti domande a cui la fisica delle particelle non ha ancora saputo rispondere. Per poter mantenere stabilmente i protoni nell’orbita curvilinea dell’acceleratore, è necessario deviare e focalizzare continuamente il fascio tramite l’utilizzo di intensissimi campi magnetici. Se 8 Tesla possono sembrarvi pochi, considerate che il campo magnetico terrestre misurato sulla superficie del nostro pianeta è circa 10 ordini di grandezza meno intenso. L’unico modo per ottenere una campo magnetico di questa portata è tramite degli enormi elettromagneti, all’interno dei quali vengono fatti circolare correnti elettriche intensissime. Come chiunque possieda un computer o anche un semplice caricabatterie per cellulari sa, una corrente fatta circolare all’interno di un circuito elettrico provoca un riscaldamento dello stesso, per effetto della resistenza che oppongono le varie componenti del sistema che viene alimentato. Il riscaldamento è proporzionale, oltre che alla resistenza, al quadrato della corrente che percorre il nostro circuito, per cui potete ben immaginare che se le cose stessero così, i supermagneti inizierebbero a fondersi a causa di questo effetto (chiamato “effetto Joule“) pochi istanti dopo esser stati accesi. Fortunatamente alcuni materiali, se raffreddati a temperature criogeniche, diventano superconduttori, ovvero sono in grado di condurre la corrente elettrica senza resistenza. A questo punto, “bastano” 96 tonnellate di elio liquido, a 1,7 gradi sopra lo zero assoluto, fatti circolare nel più grande impianto criogenico del mondo, e si ottengono i 1600 magneti superconduttori che permettono ai due fasci di protoni contrapposti di viaggiare al 99.9999991% della velocità della luce, facendosi qualche milione di rivoluzioni attorno a Ginevra prima di impattare l’uno contro l’altro. Ovviamente, casomai anche uno solo dei magneti dovesse smettere di comportarsi da superconduttore, si avrebbero delle conseguenze catastrofiche. Il problema minore sarebbe la variazione del campo magnetico (il cosiddetto magnetic quenching), che determinerebbe la perdita del fascio contro le pareti dell’acceleratore. Poco male, direte voi, morto un fascio se ne fa un altro. Purtroppo niente superconduzione = effetto Joule, per cui al magnete resterebbero ben pochi istanti di vita. Se poi considerate che l’elio liquido è in quello stato grazie alle fortissime pressioni a cui viene mantenuto, e che un gas riscaldato tende ad espandersi alla stregua della miscela aria benzina che esplode all’interno del pistone di un motore, capite che i danni provocati da un simile malfunzionamento sono particolarmente gravi. Il 19 settembre 2008, durante una prova ad alta energia, da una delle saldature presenti nel supermagnete risultata poi difettosa, scaturì un arco elettrico, che rompendo il contenimendo dell’elio liquido, diede inizio alla cascata di effetti che ho descritto sopra. Le operazioni di riparazione sono durate più di un anno, aggravando ulteriormente un bilancio che già ammontava a ben 9 miliardi di dollari, rendendo LHC il più costoso esperimento scientifico mai organizzato nella storia dell’uomo. Tuttavia un anno è passato, ed è finalmente giunto il momento di vedere cosa è in grado di fare la macchina più complessa, avanzata e perfezionata che l’uomo abbia mai creato.

La prima notizia è questa: il 30 Novembre 2009 c’è stata la prima “vera” collisione dentro LHC. Durante le prime ore della mattina due fasci di protoni da 1,18 TeV (l’elettronvolt è l’unità di misura dell’energia su scala microscopica equivale a 1,6×10^-19 joule. Quindi 1,18 TeV sono circa 0,00000018 Joule) si sono scontrati, generando una collisione da 2,38TeV nel centro di massa. Se considerate che hanno iniziato a far partire LHC 10 giorni prima, dopo il guasto che l’aveva tenuto fermo per più di un anno, e che proprio nella prima run abbia stabilito il nuovo record mondiale di energia in un acceleratore, c’è da fare i complimenti a chi ha costruito questo ciambellone da 27 Km. La seconda notizia importante che mi sento in dovere di darvi è questa: il mondo non è finito. Per carità, probabile che ve ne siate accorti nel frattempo, ma per chi temeva potessero insorgere fratture nello spazio tempo e piccole apocalissi dentro al tunnel che corre sotto Ginevra, sono portatore di buone notizie. Dunque nessun mini buco nero, nessuno “strangelet” in grado di convertire la materia ordinaria in materia strana (che si ipotizza esistere al centro delle stelle a neutroni), nessun errore di segmentation fault nel codice di Matrix. Sebbene la maggior parte delle persone possa giudicare questa effettivamente una buona notizia, il fatto che nessun telegiornale nazionale si sia preoccupato di riportarla (diversamente da quando qualche sedicente pseudoscenziato paventava la possibilità che finissimo tutti risucchiati in una singolarità o amenità del genere) mi fa pensare che i giornalisti in Italia stiano dalla parte degli aztechi… Peccato Quetzalcoatl, ci incontreremo con il prossimo acceleratore! Il programma al CERN ora è abbastanza semplice: si tratterà di innalzare sempre di più l’energia dei due fasci a ogni collisione, fino a raggiungere i 7 TeV per protone, ottenendo così collisioni da 14 TeV. Queste energie sono necessarie ad indagare sempre più in dettaglio la materia e ciò che la compone. In particolare, sebbene non sia l’unico esperimento in corso e gli interrogativi a cui si spera di dare una risposta siano tanti, grande attenzione verrà riservata nella ricerca del famoso Bosone di Higgs. Questa particella, che qualcuno forse con poca lungimiranza ha subito soprannominato “particella di Dio”, è secondo il Modello Standard (la teoria in grado di descrivere le interazioni debole, forte ed elettromagnetica coerentemente con la meccanica quantistica e con la relatività speciale) la responsabile delle diverse masse delle particelle elementari. E’ quindi importante capire come i costituenti della materia ordinaria interagiscano con il campo generato dal nostro bosone, che se risultasse assente ingiustificato farebbe crollare un bel pezzo della teoria su cui si basa praticamente tutta la fisica delle particelle.

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