L’acceleratore del CERN è ripartito

Il Large Hadron Collider (LHC), l’enorme acceleratore di particelle del CERN di Ginevra (Svizzera), è stato riattivato interamente per la prima volta dopo più di due anni di lavori – e qualche contrattempo – per riparare e aggiornare i suoi sistemi. LHC è uno degli strumenti più importanti per lo studio della fisica delle particelle, cioè quella parte della fisica che si occupa dei pezzi che costituiscono tutto ciò che abbiamo intorno e di cui siamo fatti – la materia – e del modo in cui interagiscono tra loro. I dati raccolti nei prossimi mesi di sperimentazioni aiuteranno i ricercatori del CERN a capire meglio comportamento e caratteristiche delle particelle e a rispondere a domande piuttosto complicate e fondamentali del tipo: di che cosa è fatto il nostro universo e come tutto ha avuto inizio?

LHC
Al CERN ci sono sette acceleratori principali; il più grande di tutti è LHC che si estende su una circonferenza di 27 chilometri nel sottosuolo dell’area di Ginevra. Semplificando, si può immaginare LHC come un’enorme circonferenza formata da un tubo vuoto, sul quale sono applicati 1.600 magneti superconduttori tenuti molto al fresco a una temperatura di -271,25 °C: a queste condizioni i magneti creano un particolare campo magnetico che permette di mantenere i protoni all’energia necessaria per condurre gli esperimenti. I protoni, se non ve lo ricordate da scuola, sono particelle subatomiche con carica elettrica positiva e che insieme ai neutroni (carica neutra) e agli elettroni (carica negativa) costituiscono gli atomi. In un certo senso LHC è l’oggetto gelato più grande mai costruito dall’uomo.

Scontri tra particelle
Per studiare il comportamento delle particelle subatomiche, i ricercatori fanno un gioco piuttosto spietato: le fanno scontrare tra loro all’interno del tubo a una velocità altissima, prossima quasi a quella della luce (che è pari a 299.792,458 chilometri al secondo). Da questi scontri si produce un’enorme quantità di particelle che vengono analizzate da alcuni misuratori, in modo da capire quali sono le loro caratteristiche e se sono compatibili con quelle delle teorie formulate fino a ora nell’ambito della fisica delle particelle. In questo modo se ne possono quindi scoprire di nuove, come è avvenuto con il bosone di Higgs nel marzo del 2013 (raccontammo qui che cos’è il bosone di Higgs e perché è importante).

Cosa è successo oggi
Alle 10:40 di oggi, LHC ha iniziato a fare viaggiare due treni di protoni in direzione opposta fino a quando si sono scontrati, con i misuratori che hanno registrato gli effetti del loro impatto. E per la prima volta nella sua storia, l’acceleratore ha fatto scontrare i due fasci di particelle con un’energia pari a 13 teraelettronvolt (TEV), mentre fino al momento del suo stop tecnico due anni fa avevano raggiunto gli 8 TEV. Sono state prodotte un miliardo di collisioni al secondo e grazie ai livelli di energia più alti raggiunti i ricercatori confidano di scoprire molte altre cose sulle particelle.

L’italiana Fabiola Gianotti, che diventerà direttrice generale del CERN dal prossimo anno e che ha collaborato alle ricerche sul bosone di Higgs, ha spiegato che “questa maggiore energia ci permetterà di rispondere a molte delle domande che ancora ci facciamo sulla fisica delle particelle”. Il responsabile capo dei team di ricerca del CERN, Sergio Bertolucci, ha ricordato che grazie ai miglioramenti a LHC “abbiamo la migliore barca al mondo, il miglior equipaggio e siamo ora pronti per la prossima esplorazione: stiamo per entrare in uno spazio ampio e inesplorato che potrebbe riservarci grandi sorprese”.

Prossimi mesi
Il programma di ricerca prevede un utilizzo piuttosto intensivo di LHC nei prossimi mesi, in modo da raccogliere molti dati sulle collisioni che avvengono tra le particelle al suo interno. Le informazioni raccolte saranno poi utilizzate dai vari gruppi di ricerca che partecipano agli esperimenti sulla fisica delle particelle per completare il cosiddetto “modello standard”, l’apparato di teorie formulate negli anni per descrivere l’esistenza e il comportamento delle particelle stesse: comprende tre delle quattro forze fondamentali note (interazione forte, elettromagnetica e debole) e le particelle elementari relative.

Prima che l’attività di LHC fosse sospesa nel 2013, i ricercatori del CERN speravano di trovare qualche indizio che provasse la fondatezza della “supersimmetria” (SUSY), la teoria fisica secondo cui a ogni particella elementare ne corrisponde una di massa uguale. Non fu possibile farlo e negli ultimi due anni sono state ipotizzate diverse modifiche a SUSY per farla tornare con il resto delle teorie del modello standard. I nuovi test con LHC potrebbero portare alla scoperta di qualche indizio sulla fondatezza di SUSY, ma la questione è ancora molto dibattuta.