Cern Ginevra, l'acceleratore di particelle compie 10 anni

Il 10 settembre di dieci anni fa il primo protone passò all'interno dell'acceleratore di particelle Lhc. Da allora, al Cern di Ginevra, il Large Hadron Collider è stato utilizzato per una serie di ricerche tra cui quella che ha portato alla dimostrazione dell'esistenza del Bosone di Higgs.

Che cos'è il Large Hadron Collider

Il Large Hadron Collider (o Grande Collisore di Adroni, Lhc) è l'acceleratore di particelle più grande e potente mai realizzato, e si trova nella sede del Cern, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare, a Ginevra, in Svizzera. Situata a circa 100 metri di profondità, al confine con la Francia, la macchina è composta da 27 chilometri di magneti superconduttori circolari (raffreddati a una temperatura di -271,3 gradi centigradi tramite un sistema a elio liquido) con una serie di strutture che aumentano l'energia delle particelle lungo il percorso. Può accelerare gli adroni (protoni e ioni pesanti) fino a una velocità vicina a quella della luce.

Gli esperimenti dell'LHC

Come si legge sul sito del Cern, all'interno del Large Hadron Collider due fasci di particelle – guidati intorno all'anello dell'acceleratore dal forte campo magnetico – viaggiano in direzioni opposte in tubi separati "a vuoto" (valvole termoioniche) prima di essere fatti scontrare. I fasci collidono in diversi punti, in corrispondenza dei rivelatori di particelle dei sei principali esperimenti condotti con l'LHC: i due più importanti sono Atlas (A Toroidal LHC ApparatuS), che indaga su un ampio campo della fisica, dal Bosone di Higgs alla materia oscura, e Cms (Compact Muon Solenoid). Questi primi due coinvolgono oltre duemila fisici internazionali tra cui molti italiani come, ad esempio, Fabiola Gianotti, che è direttrice generale del Cern. Poi ci sono i programmi Alice (A Large Ion Collider Experiment), che ha come fine lo studio delle collisioni di ioni pesanti, LHCb (LHC-beauty), per la fisica dei mesoni B, e i due più piccoli, Totem (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement) e LHCf (LHC-forward), per lo studio delle collisioni che producono particelle a piccolo angolo rispetto alla direzione dei fasci.

Lo stop, il Bosone e il futuro

A soli nove giorni dall'avvio, il 19 settembre 2008, le operazioni dell'acceleratore subirono un lungo stop per un incidente che causò una fuga di elio, il danneggiamento di alcuni magneti e la contaminazione dei tubi "a vuoto". L'attività riprese il 20 novembre dell'anno successivo. Nel 2010 la macchina produsse qualcosa di "mai visto prima", definito simile alla materia primordiale, e due anni dopo arrivò una delle conquiste più importanti: la dimostrazione dell'esistenza del Bosone di Higgs, soprannominato comunemente dalla stampa "particella di dio". Oggi, mentre è stato avviato un progetto per migliorare le prestazioni dell'Lhc, i ricercatori si propongono di utilizzarlo per ottenere risposte a questioni reputate fondamentali per il prosieguo dell'indagine fisica: tra queste, spiccano gli interrogativi su energia e materia oscura e la dimostrazione della cosiddetta teoria delle stringhe, che ha l'ambiziosa proposta di conciliare la relatività generale classica con la fisica quantistica.