Livia Giacomini Macchina del Tempo, ottobre 2003 (n.10), 30 settembre 2003
Vi piacerebbe tornare indietro nel tempo pochi istanti dopo il Big Bang, l’esplosione iniziale che diede origine all’Universo? O curiosare dentro il nucleo dell’atomo, tra protoni, quark e altre particelle misteriose? Ci sono dei luoghi nel mondo dove tutto questo è possibile: i laboratori di fisica delle particelle
Vi piacerebbe tornare indietro nel tempo pochi istanti dopo il Big Bang, l’esplosione iniziale che diede origine all’Universo? O curiosare dentro il nucleo dell’atomo, tra protoni, quark e altre particelle misteriose? Ci sono dei luoghi nel mondo dove tutto questo è possibile: i laboratori di fisica delle particelle. Qui i fisici studiano le più piccole componenti della materia con strumenti potentissimi e spesso giganteschi. Tra i più affascinanti, gli acceleratori, lunghi tubi sotterranei dove elettroni, protoni o altri corpuscoli vengono accelerati quasi alla velocità della luce (300mila chilometri al secondo), e poi fatti scontrare tra loro. Nell’impatto, violentissimo, le particelle si spezzano e producono elementi ancora più piccoli, che in natura non esisterebbero liberi. Così, sottoterra, facendo collidere ioni pesanti (d’oro o piombo) è possibile ricreare, anche solo per un momento, le condizioni presenti nei primissimi istanti dopo il Big Bang. Vedremo che esistono diversi tipi di acceleratori: lineari (linac), in cui un flusso di particelle viene sparato su un bersaglio, o circolari (sincrotroni), dove le particelle girano infinite volte e, continuamente accelerate, raggiungono velocità stratosferiche. Non è solo per curiosità intellettuale che si costruiscono queste macchine: dalla medicina alla tecnologia, le applicazioni sono straordinarie. Alcuni acceleratori, come lo Spring8 in Giappone, emettono una luce (detta di sincrotrone) che funziona più o meno come i raggi x per le radiografie, ma è molto più penetrante e meno dannosa per l’uomo. Protoni accelerati vengono anche impiegati nel trattamento dei tumori, per uccidere selettivamente le cellule maligne: il bersaglio del fascio in questo caso è il corpo umano. E l’Italia in questo campo è all’avanguardia: a Catania, dal 2001 i Laboratori Nazionali del Sud dell’Infn (Istituto nazionale di fisica nucleare) hanno messo in funzione un raggio di protoni da 62 Mega elettron Volt per la cura dei tumori dell’occhio. E a Pavia, vicino al Policlinico San Matteo, nel 2007 dovrebbe entrare in funzione un sincrotrone dal diametro di 25 metri, dove ioni carbonio o protoni, alla metà della velocità della luce, saranno distribuiti a tre sale di trattamento. Gli acceleratori sono come dei giganteschi microscopi. Più è piccolo l’oggetto da studiare, più deve essere grande l’apparecchio. Nel mondo, quelli che usano le alte energie sono una decina: ne abbiamo scelti cinque (nella cartina). Il più imponente, finora, era il Lep al Cern di Ginevra, con i suoi 27 chilometri di circonferenza, ormai smantellato per far posto a un acceleratore ancora più potente: l’Lhc, che entrerà in funzione nel 2007. Qui, tra le altre cose, si cercherà di ”vedere” l’inafferrabile bosone di Higgs, che darebbe la massa ai corpi, la cui esistenza è stata prevista dai fisici teorici, ma nessun esperimento finora è riuscito a dimostrare.