Sventola anche la bandiera di Genova sul CERN di Ginevra

Ginevra – Sventola anche la bandiera di Genova su uno dei quattro esperimenti attivi sul Large Haydron Collaider (LHC) che è il più grande acceleratore di particelle del mondo e che si trova nelle profondità del CERN nella zona di Ginevra. Cosa è LHC? In sostanza è un oggetto composto da diversi dipoli, cioè coppie di particelle di carica opposta, che fa compiere ai protoni questa grande circonferenza di 27 km che si trova alla profondità di 100 metri. I magneti che formano questi dipoli sono stati fatti a Genova, in particolare il Superconducting Solenoid, ovvero uno dei magneti superconduttori interni al CMS Detector che creano un campo magnetico di quasi 4 Tesla, ovvero la più grande energia immagazzinata del mondo, è stato prodotto dall’azienda genovese ASG Superconductors, grazie all’aiuto fondamentale del gruppo dell’Istituto di Fisica Nucleare di Genova.

Lo abbiamo scoperto nel corso di una visita al CMS (Compact Muon Solenoid) un grande rivelatore che fa parte di quattro esperimenti collegati all’acceleratore di particelle conosciuto come LHC (Large Hadron Collider) e ora che le macchine sono spente per lavori di potenziamento del sistema, cerchiamo di capire l’eccezionalità dell’ultima scoperta fatta. Accanto a noi, due ricercatori dell’INFN (l’Istituto Nazionale Fisica Nucleare) di Genova, Enrico Robutti e Fabrizio Ferro: “Intanto – spiegano – il CMS non è altro che un grande magnete dentro il quale le particelle all’interno di LHC collidono provocando gli ‘eventi’, che poi vengono analizzati grazie a diversi rivelatori. Ci sono miliardi di eventi, ovvero collisioni, al secondo ma noi non riusciamo a registrarle tutte, solo una piccola parte viene intercettata grazie ai rivelatori di silicio e ai calorimetri, che ci permettono di identificare e misurare precisamente l’energia e la quantità di moto di tutte le particelle prodotte nelle collisioni dell’LHC. 

In pratica si cerca di ricreare dei micro-Big Bang per capire le condizioni dell’Universo vicino alla sua origine e vedere se si creano nuove particelle che possano spiegare la dinamica della sua evoluzione fino ad oggi. Raramente la scienza ha attratto l’attenzione del mondo, ma il CERN ha assunto da subito un grande ascendente nell’immaginario collettivo, così come la stessa particella che abbiamo scoperto qui”. In effetti il Bosone di Higgs, è diventato l’elemento forse più citato degli ultimi anni. “E’ grazie al Bosone di Higgs che ogni cosa ha una massa e la materia esiste così come la conosciamo – continuano i due – è l’ultimo mattone di cui la Fisica Contemporanea aveva bisogno per completare la principale delle sue Teorie, ovvero il Modello Standard, che è la teoria che dà la spiegazione delle forze fondamentali fra le particelle, una sorta di catalogo della materia, che prevede l’esistenza di tutti gli ingredienti fondamentali dell’Universo così come lo conosciamo”.  “Tutti questi componenti della materia sarebbero inanimati senza una massa ed è proprio il Bosone di Higgs che li costringe a interagire tra loro e ad aggregarsi – spiegano i due ricercatori genovesi -. In pratica si crea un Campo detto di Higgs in cui le particelle sono costrette ad interagire tra di loro, queste vengono rallentate dall’attrito e non viaggiano più alla velocità della luce e acquisiscono una massa”. Il Bosone di Higgs è infatti l’unica particella che crea una sua massa interagendo con sé stesso, con il suo campo, e che è diffuso ovunque nello Spazio e attraverso cui passano le altre particelle cioè gli elettroni, i quark, i fotoni, e compagnia bella: “Tutte le particelle, tranne i fotoni – continuano i due scienziati – vengono rallentate dal Campo di Higgs e ognuna di esse assume una massa diversa. E va da sé che senza una massa l’Universo non esisterebbe oppure esisterebbe sotto un’altra forma, adesso sappiamo perché alcune particelle hanno una massa ed altre no”.

Per questo è così importante la scoperta del CERN, per capire la forma fondamentale della materia, senza questo Bosone non esisterebbero gli atomi e di conseguenza non ci sarebbero gli elementi chimici, non esisterebbe la chimica e tutto sarebbe diverso, oppure non sarebbe affatto. Sappiamo che l’Universo è pieno di Campi di Higgs che permettono di unire elettroni e quark, ovvero ciò di cui siamo fatti.

Ecco ciò che si fa qua sotto: “Nell’energia scambiata tra le collisioni frontali di protoni che viaggiano ad una velocità vicina a quella della luce, siamo riusciti a ricreare il Bosone di Higgs – continuano i due ricercatori -. 
Le collisioni di questo tipo sono molto rare. E gli esperimenti che hanno prodotto tale scoperta sono stati Atlas e appunto CMS. A questo punto ci rimane da capire se esiste qualche cosa oltre a questa nostra comprensione dell’interazione tra particelle, se esiste quella che viene definita ‘Nuova Fisica’, perché a questo punto il Modello Standard non è più sufficiente per spiegare i dati rilevati da alcune osservazioni in campo astrofisico, ovvero che esiste dell’Energia Oscura e della Materia Oscura”.

Chiediamo a Fabrizio Ferro, che ruolo riveste l’Italia nel CERN: “L’Italia, attraverso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), è tra le grandi potenze europee che finanziano questo progetto, versando circa l’11.06% del bilancio complessivo. Con i suoi 105 milioni di euro, che equivalgono mediamente a due gelati all’anno per contribuente, si colloca al quarto posto della classifica dei finanziamenti (dietro a Regno Unito, Francia e Germania). Qui al CERN ci sono diversi esperimenti oltre al CMS, abbiamo Atlas, Alice e LHCb, che vedono impegnati 2.600 fisici italiani. La particolarità è che a Genova, in questa branca della fisica, siamo ben piazzati, abbiamo infatti un dipartimento dell’INFN molto ricco, se vogliamo di biodiversità, avendo ricercatori che partecipano a buona parte di questi esperimenti”.
E’ italiano anche il nuovo Direttore Generale del CERN, la dottoressa Fabiola Gianotti, famosa anche come ‘La Signora dell’Anello’.

A Enrico Robutti, invece, chiediamo di spiegare in modo comprensibile che cosa sia CMS e che ruolo abbia Genova in questo esperimento: “Il CMS è uno dei quattro esperimenti attivi sul Large Haydron Collaider (LHC) che è il più grande acceleratore di particelle del mondo e che si trova nelle profondità del CERN nella zona di Ginevra. Cosa è LHC, in sostanza è un oggetto composto da diversi dipoli che fa compiere ai protoni questa grande circonferenza di 27 km che si trova alla profondità di 100 metri. Alcuni dei magneti che formano questi dipoli sono stati fatti a Genova, in particolare il Superconducting Solenoid, ovvero uno dei magneti superconduttori interni al CMS Detector che creano un campo magnetico di quasi 4 Tesla, ovvero la più grande energia immagazzinata del mondo, è stato prodotto dall’azienda genovese ‘ASG Superconductors’, grazie all’aiuto fondamentale del gruppo dell’Istituto di Fisica Nucleare di Genova. L’esperimento chiamato CMS (Compact Muon Solenoids) ha la grandezza di un palazzo di cinque piani, alto una quindicina di metri e lungo una trentina ed è una sorta di gigantesca ed ipertecnologica macchina fotografica, che scatta delle ‘fotografie’ molto dettagliate degli eventi che accadono al suo interno, quaranta miliardi di volte al secondo. A questo esperimento lavorano circa 3000 persone di tutto il mondo. Perché il mondo della scienza in generale e quello del CERN in particolare (proprio per statuto) è abituato a collaborare per un fine comune al di là di etnie, nazionalità e generi, è una cosa normale, da sempre. Allo sviluppo del CMS addirittura partecipano anche gruppi di lavoro di paesi al di fuori di quelli che formano il CERN, e quindi veramente è una collaborazione globale”.
Viene naturale pensare a tutte le divisioni che generano incomprensioni, guerre e disparità nel mondo, e verrebbe quasi naturale caldeggiare la creazione di un Partito della Scienza in cui sia naturale cercare soluzioni condivise per il bene della collettività, al di là di differenze che nel quadro generale dell’esistente non hanno alcun senso, però poi cartesianamente torniamo subito con i piedi per terra, ad ascoltare Enrico Robutti: “Adesso l’acceleratore LHC è fermo per un paio d’anni per fare dei miglioramenti sostanziali su alcuni elementi dell’acceleratore, quindi non è manutenzione ordinaria. Questo potenziamento del sistema ci permetterà di avere molti più ‘eventi’ da analizzare, ovvero si produrrà un numero di urti ancora più alto di quello attuale, in modo tale da aumentare le probabilità di avere dati utili. In parallelo a questo potenziamento dell’acceleratore, anche tutti gli altri esperimenti si stanno adeguando, potenziando i diversi rivelatori per migliorarne le prestazioni, questo perché dopo la scoperta del Bosone di Higgs ora i fisici teorici, che non sono soddisfatti del modello che c’è dietro, conosciuto come Modello Standard, pensano che quest’ultimo sia solo un’approssimazione di un Modello più complesso. Quello che si vuole ottenere ora è la comprensione di dove fallisce lo ‘Standard’, trovando o particelle nuove, o nuovi fenomeni che lo contraddicano, per questo abbiamo bisogno di più dati, è come cercare dell’oro in un metro quadro di fiume o lungo due chilometri di corso, è un fatto di probabilità. In pratica stiamo cercando qualcosa di nuovo che non sappiamo ancora bene cosa possa essere, abbiamo a che fare con centinaia di teorie, ma siamo tutti concordi che questo qualcosa ci debba essere”.

A completezza, rimane da esprimere qualche concetto sul CERN, il Centro Europeo per la Ricerca Nucleare di Ginevra, fondato da 22 paesi (tra cui l’Italia) nel 1954, meno di 10 anni dopo la costruzione e purtroppo l’uso della bomba atomica, che ha di fatto chiuso un periodo lunghissimo di guerre e distruzioni su tutto il territorio europeo. “L’Europa è stata teatro di violente guerre per più di duecento anni. Adesso, con la fondazione del CERN – dichiarò il fisico statunitense Isidor Isaac Rabiabbiamo qualcosa di diverso. Spero che gli scienziati al CERN si ricordino di avere anche altri doveri oltre che proseguire la ricerca nella fisica delle particelle. Essi rappresentano il risultato di secoli di ricerca e di studio per mostrare il potere dello spirito umano, quindi mi appello a loro affinché non si considerino tecnici, ma guardiani di questa fiamma dell’unità europea, così che l’Europa possa salvaguardare la pace nel mondo”. Parole che ancora oggi mi fanno venire i brividi, in controtendenza rispetto ai messaggi divisori e sovranisti diffusi in abbondanza sui social.

Il CERN, non solo è fondamentale per la ricerca scientifica, ma è argomento di cui molto si parla. Per divulgazioni scientifiche, ma non solo, soprattutto dopo il Premio Nobel per la fisica assegnato a Carlo Rubbia e Simon van der Meer per la scoperta dei bosoni W e Z, per aver dato i natali a Internet e per aver scoperto il famigerato Bosone di Higgs, e come tutte i luoghi famosi, al pari dell’Area 51 o della borsetta delle donne, porta con sé anche quell’aura di mistero che solo una struttura che si sviluppa per 27 km ad una profondità di 100 mt può generare. 
Basti pensare che nel 2008 alla vigilia delle prime collisioni tra particelle, si diffuse la paura che da lì si sarebbe sprigionato un enorme buco nero che avrebbe portato alla fine del mondo, portando gli scettici a tentare addirittura di stoppare l’esperimento rivolgendosi senza successo alla Corte dei diritti umani di Strasburgo. Una cosa assurda, considerando che nessun acceleratore sulla Terra raggiungerà mai la stessa energia delle collisioni dei raggi cosmici che ci circondano nello spazio esterno e con i quali conviviamo tranquillamente, ma indicativa di quanto imprese come quella in corso al CERN sia distante dal quotidiano della gente. Atomi, particelle, materia oscura, sono parole misteriose, spesso percepite come una minaccia. Gli scienziati, spesso vengono visti come tanti piccoli Faust, o dei folli Dottor Stranamore, se poi si lavora al CERN, come minimo devono succedere le stesse cose descritte nel bestseller ‘Angeli e Demoni’ di Dan Brown, o nello zombie film di Luke Thompson ‘Decay’

Ancora non sappiamo dove ci porteranno le scoperte che si stanno facendo laggiù, anche grazie alle competenze italiane e genovesi. Nonostante tutti i passi in avanti che abbiamo fatto come specie, gli umani sono tornati al punto degli studiosi del diciottesimo e diciannovesimo secolo quando studiarono per la prima volta i fulmini o il magnetismo, o le prime manifestazioni di quello che poi si è capito essere la corrente elettrica, non avevano la minima idea di quello che avrebbero potuto fare e di quello che le generazioni successive avrebbero poi ottenuto con l’elettromagnetismo. Noi oggi diamo per scontati l’elettricità o i cellulari, ma erano inimmaginabili quando gli uomini di quel tempo si interessarono della Natura intorno a loro cercando di scoprirne le leggi fondamentali del funzionamento. Oggi proviamo a capire come funziona l’Universo e credo che la miglior ricompensa possibile per un ricercatore del CERN sia di trovare qualcosa di totalmente inaspettato. Per questo, ora che si è finalmente dimostrata l’esistenza del Bosone di Higgs, si aprono praterie inesplorate che probabilmente ci porteranno ad andare oltre il ‘Modello Standard’ della fisica, permettendoci di scoprire la particella che costituisce la Materia Oscura, equivalente al 20% dell’energia contenuta nell’Universo. Questa sarebbe una scoperta rivoluzionaria, perché oggi conosciamo solo il 5% della composizione dell’Universo che è costituito da Materia Ordinaria, ovvero ciò di cui siamo fatti noi, gli atomi, invece il resto dell’esistente è composto da Materia Oscura e Energia Oscura. Dunque scoprire la composizione della Materia Oscura innalzerebbe al 25% la conoscenza dell’Universo e questo sarebbe un salto in avanti incredibile. Poi non ci resterà che comprendere il restante 75%…

MM

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