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SCIENZA 4 Giugno Giu 2015 1106 04 giugno 2015

Collisioni da record al Cern di Ginevra: 6 cose per capire

Scontri fra particelle. Per studiare l'origine dell'universo. E la materia oscura. Esperimenti, costi, ingegneri italiani e bufale: l'acceleratore Lhc in 6 punti.

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Dopo quasi due anni di inattività è tornato al lavoro il Large Hadron Collider (Lhc), l'acceleratore di particelle elementari del Cern di Ginevra.
Se nel 2012 aveva fatto sognare fisici di mezzo mondo con la scoperta del bosone di Higgs - la particella che conferisce la massa alla cose - oggi torna più ambizioso che mai, promettendo grandi scoperte in 36 mesi.
INIZIATA LA FASE RUN2. Il 3 giugno è cominciata la cosiddetta fase Run2, il secondo ciclo di esperimenti dell'acceleratore dopo quelli del periodo 2010-2012 (Run1).
I fasci di protoni si sono scontrati al gelo, ovvero a temperature di meno 271 gradi Celsius, all'interno dei 27 chilometri del Lhc a 100 metri di profondità tra Francia e Svizzera.
RIACCENSIONE A MARZO. In realtà l'acceleratore era già stato riacceso a marzo 2015 e i fasci hanno ricominciato a scorrere a maggio in fase di test senza che però ci fossero collisioni di particelle (i fisici le avevano fatte girare alternativamente prima in un verso e poi nell'altro).

Le immagini diffuse dal Cern sulle collisioni record tra particelle.

1. Gli esperimenti durano tre anni: primi risultati dopo 12 mesi

Antonio Uras, uno dei fisici italiani a Ginevra, spiega che «questa nuova 'stagione' di presa dati proseguirà fino alla metà del 2018, ma almeno altre tre 'stagioni' sono previste fino al 2035».
FENOMENTI MOLTO RARI. E per i risultati? «Occorrerà attendere che gli esperimenti raccolgano e analizzino i dati relativi a un gran numero di collisioni, perché parliamo di fenomeni rari che avvengono con probabilità molto, molto basse. Salvo sorprese, dunque, è verosimile che bisogna aspettare almeno un anno», dice Uras.

2. Collisioni ad altissima velocità: quasi raddoppiata dal 2012

Rispetto al 2012 c'è un cambiamento significativo: la potenza, quasi raddoppiata in poco più di due anni di stop tecnico.
Le collisioni di particelle ora avvengono all'energia di 13 mila miliardi di elettronvolt (13 TeV), mai raggiunta finora da una macchina.
UN MILIARDO DI SCONTRI AL SECONDO. A pieno regime dovrebbero arrivare a esserci un miliardo di scontri al secondo. A raccogliere i dati i quattro rivelatori di particelle Atlas, Cms, Alice e Lhcb.

Le collisioni avvengono a 13 mila miliardi di elettronvolt.

3. Perché far scontrare le particelle? Per crearne nuove

Dal comportamento delle particelle è possibile desumere le loro caratteristiche e da lì risalire a leggi fisiche oppure confermarle o confutarle.
COME DOPO IL BIG BANG. Di fatto l'acceleratore permette di simulare le condizioni dell'universo nelle sue prime fasi di vita, subito dopo il Big Bang, la grande esplosione all'origine del cosmo.
Uras precisa che il Lhc «permetterà di produrre collisioni fra nuclei di piombo per la creazione in laboratorio di piccole 'gocce' di plasma di quark e gluoni, l'esotico stato della materia nel quale si presentava l'universo poche frazioni di secondo dopo il Big Bang, dal quale sono emerse le particelle che oggi ci compongono».

4. Cosa cercano gli scienziati: la materia oscura

Tra le tante cose, lo scienziato sottolinea che si va «a caccia a nuove particelle, mai osservate sinora e non previste dall'attuale Modello standard, in grado di mettere in evidenza la necessità di considerare ulteriori dimensioni spaziali (al di là delle 3 alle quali siamo abituati) per spiegare il nostro universo, dando al tempo stesso la possibilità di intravedere un meccanismo di unificazione delle forze fondamentali».
NATURA NON OSSERVABILE. Altra domanda cui si vuol dare risposta è quella sulla natura della materia oscura, ovvero quella materia non direttamente osservabile, la cui esistenza si desume dagli effetti gravitazionali che causa.
Costituirebbe l'86% dell'universo e sarebbe responsabile del 26% della sua energia.

5. La struttura costa 5 miliardi: ci lavorano 1.500 italiani

Al Cern, del quale fanno parte 21 Paesi europei, lavorano circa circa 1.500 tra tecnici, fisici e ingegneri italiani, la metà dei quali coordinata dall’Istituto nazionale di Fisica nucleare.
Non solo Europa comunque: all'acceleratore lavorano anche 1.700 americani.
CIRCA 3.500 PERSONE IN CMS. «Non è facile dire quante persone contribuiscono al programma di ricerca del Lhc. I numeri più appropriati sono probabilmente quelli dei firmatari delle pubblicazioni di fisica: si va dalle circa 3.500 persone coinvolte a vario titolo nell'esperimento Cms, alle circa 3 mila di Atlas, ai 1.500 di Alice, ai 700 di Lhcb», chiarisce il fisico.
ESPERIMENTI DA 1,5 MILIARDI. Non è facile neppure dare cifre precise per i costi del progetto, perché «una parte delle risorse umane e finanziarie per gli esperimenti rientra nei bilanci degli istituti di ricerca che compongono le collaborazioni sperimentali».
Uras stima che «approssimativamente si può dire che la costruzione del Lhc sia costata circa 5 miliardi di euro distribuiti in 25-30 anni, e la costruzione degli esperimenti circa 1,5 miliardi. I costi di funzionamento, se si includono tutte le risorse tecnologiche e umane coinvolte nel progetto, toccano il miliardo di euro per anno».

L'italiana Fabiola Gianotti, direttore designato del Cern. © Ansa

6. Rischio buchi neri: una bufala senza fondamento

Gli esperimenti del Cern possono portare alla creazione di buchi neri che potrebbero causare la fine del mondo?
Falso, eppure questa bufala circola ancora.
NESSUNA 'MATERIA STRANA'. «Esiste tutta una serie di speculazioni teoriche che, a partire da ipotesi sperimentalmente non valide, prevedono che grazie a Lhc dovremmo assistere a fenomeni quali la creazione di mini buchi neri, o di piccoli volumi di un non meglio precisato 'vuoto' o di una fantomatica 'materia strana'», chiarisce Uras.
Per fortuna «nessuna di queste speculazioni trova riscontro in alcuna osservazione sperimentale fatta sinora e in nessuna teoria affidabile». Possiamo dormire sonni tranquilli: non incombe nessuna Apocalisse.

Gli esperimenti del Cern non rischiano di provocare alcun buco nero.

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