Dunque ci siamo: LHC è partito!

Il 10 settembre 2008 ha fatto il primo giro. La più grande macchina del mondo ha iniziato a funzionare. Mercoledì 10 settembre 2008 alle ore 10.27 il primo fascio di protoni, all'interno dell'anello circolare lungo 27 km dell'acceleratore di particelle LHC (Large Hadron Collider), presso il CERN di Ginevra.
Il fascio, che ha percorso la circonferenza settore dopo settore, era composto da un pacchetto di un miliardo di protoni che hanno viaggiato all'energia di 450 GeV. Ogni volta che raggiungeva un settore il fascio veniva distrutto e ne veniva iniettato uno nuovo che raggiungeva il settore successivo. Complessivamente, tra l'iniezione nel primo settore e quella che ha completato il giro, sono passati circa 50 minuti.

Ascolta il racconto di quelle fatidiche ore! Barbara Gallavotti ha seguito per noi l'evento con due ospiti: Sergio Bertolucci, vicepresidente dell’Infn e Andrea Camilleri noto scrittore e ospite d'onore della manifestazione.

Durante il primo "giro", sono state anche osservate interazioni protone-protone a bassa energia perché le particelle del fascio hanno incontrato quelle del gas residuo all'interno della ciambella dell'acceleratore. Verso le ore 12.00, poi, è circolato anche il fascio in senso contrario.
E' un grande successo della fisica europea, conseguito dopo anni di lavoro, lo sforzo di migliaia di ricercatori e 3 miliardi di euro investiti. Ma è un grande successo anche per la fisica italiana, perché LHC nasce con un enorme contributo di idee e di scienziati del nostro paese, coordinati dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Sono oltre 600 i ricercatori italiani che lavorano a Ginevra e altre migliaia che collaborano a questa grande impresa.
Nei prossimi mesi, LHC verrà portato ad energie sempre maggiori per poi arrivare, entro la fine dell'anno o all'inizio del 2009, alla sua energia "nominale", cioè a due fasci che viaggiano con una energia di 7 Tev e si scontrano quindi a una energia di 14 Tev.
Qui trovi una animazione che illustra bene come il fascio di protoni sia prima accelerato su traiettorie più piccole prima di essere immesso nel grande anello di 27 km.

L'acceleratore del CERN, dunque, dopo anni di lavoro per mettere a punto questa macchina enorme, ha effettuato le prime verifiche sul campo.
LHC fa scontrare protoni e cerca di studiare cosa esce da questa materia che, al momento della collisione, ha energie altissime, mai studiate prima d'ora e analoghe a quelle che si ritiene siano apparse all'origine dell'universo.
Naturalmente è bene sottolineare che se le energie sono altissime la quantità di materia che ogni volta collide è ben poca. Si parla di qualche miliardo di protoni, a confronto dei quali la punta di uno spillo è una montagna. Ma che conta è l'energia e non la quantità di materia.
Il sito del CERN mette a disposizione, in rete, una video cronaca della storica giornata del 10 settembre, con riprese nella control room di LHC. Ricercatori e ricercatrici che attendono i segnali dai primi fasci che percorrono l'acceleratore, tanti applausi, e molti commenti. Il video è in inglese.
Sempre dal sito del CERN due interviste con due scienziati italiani che lavorano alla grande macchina: Lucio Rossi, che diretto una delle componenti fondamentali del progetto, ovvero i magneti superconduttori (costruiti da Ansaldo) che hanno il compito di controlare la traiettoria circolare del fascio di protoni; e Amalia Ballarino che lavora nelle sezioni dalle quali dipendono tutti i sistemi per l'accelerazione dei protoni.

LHC andrà a caccia di due prede fondamentali.
La prima è i bosone di Higgs (Higgs è lo scienziato che ne ha prefigurato l'esistenza, teoricamente, e ora bisogna vedere se c'è concretamente; ma è stato così anche per il Quark). Le forze fondamentali che agiscono in natura - ovvero le due nucleari, forte e debole, e quella elettromagnetica - si è capito che dipendono dall'azione di particelle che ne "mediano" gli effetti. E' come dire che una pellicola cinematografica è ciò che media fra la realtà e la nostra percezione del film. Le particelle sono il supporto dell'evento.
C'è un'altra zona della fiisica e dei fenomeni che riguradano l'universo che è ancora occupata da sostanziali misteri. E' quella che riguarda l'attrazione fra le masse, e quindi la gravitazione e la natura stessa della massa. Perché le "cose" - un tazzina di caffé o un pianeta - hanno una massa? C'è qualcosa che ne è all'origine? Un fisico teorico, Peter Higgs, ha formulato una teoria secondo la quale la massa sarebbe mediata da una particella, un bosone. Per riuscire a individuarla ci vogliono energie molto elevate, ci dice questa teoria, e l'LHC queste energie le raggiunge. Si troverà il bosone di Higgs? Lo si vedrà nei prossimi mesi.
C'è poi la forza garvitazionale. Quali siano le sue relazioni con l'origine della massa è un tema ancora oscuro, al momento. Ma anche in questo caso si sostiene che vi sia una particella - è stata chiamata gravitone - che è mediatrice del fenomeno. Dicono i fisici dell'LHC che, se la fortuna li assisterà - l'evento si ritiene non facile - anche il gravitone lo si potrà cattuare.

L'altra preda si chiama supersimmetria. L'idea nasce dall'osservazione dell'universo e delle sue galassie. Qualcosa non torna, perché da molti dati sembra che vi sia la presenza di forze che agiscono in modo antigravitazionale, ovvero allontanando le masse fra di loro (le galassie, per esempio). Una teoria, anche in questo caso, afferma che il fenomeno si potrebbe spiegare bene con la presenza di una materia simmetrica a quella che vediamo, e invisibile. Le energie in gioco in LHC dovrebbero consentire l'individuazione di questa materia simmetrica.
Catturate queste due prede, la nostra conoscenza delle regole fondamentali che governano l'universo farebbero un gigantesco passo in avanti.

Intervista al fisico Michelangelo Mangano

Barbara Gallavotti e Federico Pedrocchi, invece, hanno intervistato intervistato Michelangelo Mangano, fisico al CERN e fra gli autori, inoltre, del rapporto sulla sicurezza dell'LHC. Quest'ultimo particolare non è secondario perché nelle ultime settimane è circolata la notizia che LHC potrebbe generare, durante il suo funzionamento, dei piccoli buchi neri. Piccoli all'inizio ma poi, voraci come sono di materia, questi potrebbero prendere a ingrassare rapidamente mangiandosi prima la Svizzera e poi tutto il pianeta. Nell'intervista si parla anche di questa vicenda. E' una storia paradossale, supportata da alcuni personaggi in cerca di un po' di fama, che però sono anche riusciti a presentare una interpellanza alla Corte Suprema di Strasburgo. La quale avrebbe potuto fermare l'esperimento. Ma non l'ha fatto.