Un esperimento straordinario

Il fascio di luce nel Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra, come riportano le agenzie di stampa, ha completato il primo giro dell’acceleratore e i primi collaudi tecnici. Applausi dei ricercatori del centro di controllo del Cern di Ginevra. Un grande applauso e un brindisi hanno salutato l’evento storico anche nella sede dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) a Roma, in collegamento con il Cern. La tensione era altissima, a Roma come in molte altri parti del mondo e come in Svizzera, dove i ricercatori hanno seguito le ultime fasi del percorso del fascio di protoni nell’anello dell’acceleratore seduti in cerchio attorno ai monitor del centro di controllo del Large Hadron Collider.

Erano presenti tutti gli ex direttori generali del Cern, compresi gli italiani Luciano Maiani, oggi presidente del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr), e il professor Carlo Rubbia.

“È più emozionante di un lancio spaziale”, ha detto il presidente dell’Infn, Roberto Petrozio, commentando tutte le fasi dell’evento. “Quello di oggi è un lancio del microcosmo che promette di avere un’importanza fondamentale per la fisica”.

In molti però si chiedono quale sia questa importanza fondamentale per la fisica e le sue eventuali ricadute per l’umanità nel caso che l’esperimento abbia un esito positivo.

Proprio in questa ottica GreenReport, il quotidiano virtuale per un’economia sostenibile, ha intervistato Gianni Mattioli, che oltre ad essere un uomo politico e un ambientalista (è nell’esecutivo di Legambiente) è laureato in fisica ed insegna la stessa materia all’università “La Sapienza” di Roma, in cui ha condotto ricerche nel campo delle particelle elementari e della meccanica quantistica.

“Per far capire il fondamento di questo tipo di fisica” comincia Mattioli “si pensi che circa 100 anni fa il fisico Ernest Rutherford mise in evidenza il fatto che il nucleo dell’atomo non era una particella indivisibile, ma a sua volta un sistema di particelle. L’esperimento consistette nel bombardarlo con particelle alfa (elio) di foglietti d’oro. Se il nucleo dell’atomo dell’oro fosse stato una “palletta compatta”, le particelle alfa cariche di elettricità positiva, nell’interazione con il nucleo ugualmente carico di elettricità positiva avrebbero dato luogo a un problema ben noto ai fisici, ovvero quello di due corpi che interagiscono tramite una forza di tipo elettrostatico (la nota “forza di Coulomb”) una forza repulsiva per cui si era in grado perfettamente di prevedere le traiettorie possibili che avrebbero avuto a causa della diffusione causata dalla forza repulsiva.”

Bisogna dire che, per un po’ di tempo, il professor Rutherford vide che tutto andava secondo quanto previsto, fino a quando le particelle alfa avevano una certa velocità e una certa energia. Ma poi scoprì che da un certo punto in poi, continuando ad aumentare le particelle, il comportamento non è più quello previsto, ma cominciano ad esserci distorsioni. E questo è certo perché quelle particelle incidenti hanno un’energia tale da potersi avvicinare sempre di più al nucleo e più si avvicinano e più cominciano a sentirsi altre forze diverse da quelle repulsive. Sono le forze nucleari che tengono insieme le particelle (protoni e neutroni) che costituiscono un universo ancora più piccolo di quello dell’atomo.

“Seguirà” prosegue Mattioli “un secolo in cui si continueranno le sperimentazioni e si otterranno informazioni sempre più accurate continuando ad aumentare l’energia delle particelle incidenti. E quello che sta succedendo al Cern è una conseguenza di quegli studi. Ci troviamo di fronte a un livello di energia molto grande che si ottiene facendo camminare parecchio (in circolo perché altrimenti chissà dove dovresti poi andarla a recuperare) fasci di protoni e accelerando sempre più il loro movimento grazie ad un sistema di magneti che riescono anche ad incurvare in modo stabile e regolare la traiettorie dentro la nota circonferenza di raggio 27 Km. Un imponente esperimento e la circolarità, è ovvio, è necessaria per far girare le particelle, ma anche perché in un punto prestabilito c’è una specie di caverna in cui ci sono tutti gli apparti sperimentali che servono per osservare quello che succede quando noi, oltre che a far girare i protoni in un senso, gli mandiamo anche contro un altro fascio di particelle (ioni pesanti) che vanno in senso opposto con elevata probabilità di scontrasi.”

Secondo tali conoscenze ci si aspetta che da questi urti, che avvengono ad energie elevatissime secondo la ben nota equazione di Albert Einstein, si possa generare materia e quindi grandi quantità di particelle; molte delle quali sono oggi ben note, mentre altre sono descritte e previste ma non ancora viste e altre ancora sono tuttora misteriose. Di queste ultime sappiamo ben poco, tranne che si possono materializzare solo a velocità ed energie quasi inimmaginabili per noi profani.

Tra queste particelle la speranza è che ci siano tracce anche di quella del “Bosone di Higgs”, detta anche la “particella di Dio” che potrebbe essere, secondo la fisica teorica delle particelle elementari, uno dei mattoni essenziali in quella costruzione della “storia dell’universo”: ovvero come da un bagno di particelle elementari si sono venute formando attraverso processi complessi, atomi che poi hanno generato altri atomi fino alla materia che ci circonda. In questa costruzione il “Bosone” ha un ruolo fondamentale, ma il punto è che finora non è mai stato osservato.

Professor Mattioli, dal punto di vista etico quale valore ha questo esperimento se andrà a buon fine?

“Alcuni decenni fa questo tipo di fisica era molto in discussione ed effettivamente c’erano buoni elementi per farlo, nel senso che ci si aspettava di avere risultati che però che erano contraddittori con ipotesi di partenza. Le teorie in base alle quali si costruiva questa fisica teorica avevano elementi forti di contraddizioni da cui il famoso paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen che denunciava l’incompletezza della teoria della meccanica quantistica. Un atteggiamento fortemente critico rispetto a questa fisica e alle sue basi teoriche, tanto che si guardava anche ad aspetti di poteri ideologici di questa che veniva chiamata la “big science”. C’era, insomma, competizione mondiale non lontana anche da aspetti ideologici. Negli anni invece, non voglio dire che sia un pregio o un difetto, ma questo dibattito è stato molto messo da parte e si cerca di fare delle cose, pur molto costose, per vedere cosa ne esce fuori. Nessuno pensi che siano idealità pura, perché intorno gioca una struttura enorme di imprese ed è evidente che qui c’è innovazione tecnologica acceleratissima che genera poi una corsa a sfruttare i brevetti e le licenze. Ma in una giornata come questa invito a stare un po’ a quello che emerge dal punto di vista scientifico e delle nuove conoscenze. Oggi pensiamo a questo.”

Ma si può intravedere quali potranno essere le applicazioni eventuali di queste nuove scoperte?

“La tecnologia che permette di misurare quello che esce dall’urto è tecnologicamente formidabile, pensate che riesce a vedere particelle che hanno masse enormemente piccole e che esistono per frazioni di tempo minuscole (milionesimi di secondo). Quindi queste tecnologie avranno sicuramente ricadute intuibili da tutti. Ma dal punto di vista dell’effetto che avrà il riconoscimento del “Bosone di Dio”, è prematuro immaginare qualunque cosa. E un tassello di importanza essenziale per la conoscenza della fisica, questo sì. Il resto vedremo.”

Per oggi ci fermiamo qui. L’argomento trattato è decisamente ostico e ringrazio di cuore tutti quelli tra di voi che hanno avuto la pazienza di leggere questo Post fino alla fine. Gli esperimenti che nei prossimi mesi (e anni) verranno effettuati al Cern, potranno aprire nuove meravigliose porte alla conoscenza dell’universo che ci circonda. Perseverando sulla strada della ricerca di punta nel settore della fisica, potremmo arrivare a rispondere ad uno dei quesiti che da millenni tormenta l’essere umano: da dove veniamo?

Un abbraccio, GuruKonK.



Fonte: il sito web di “GreenReport”.



Nell’immagine: una parte dei 27 km. dell’Lhc, l’acceleratore di particelle del Cern.