Come si può facilmente immaginare, una risposta esauriente a questa
\ndomanda rischierebbe davvero di essere sproporzionatamente lunga rispetto agli
\nobiettivi che si prefigge il nostro sito divulgativo.
\nProverò quindi a delineare le linee principali della questione fornendo in
\nappendice delle referenze utili ad approfondire l’argomento.
\n
\nGli adroni sono particelle subnucleari composte da quark (i “mattoni” fondamentali,
\ninsieme ai leptoni, di cui è costituita la materia conosciuta; ne esistono 6
\n“specie” differenti: up,down,strange,charm,bottom,top, più le antiparticelle a
\nloro corrispondenti) e gluoni (i mediatori della interazione forte che lega tra loro i
\nquark a formare per l’appunto gli adroni). Comuni esempi di adroni sono i protoni ed
\ni neutroni (formati da tre quark costituenti il nucleo di tutti gli elementi atomici) ed i
\nmesoni (formati da una coppia quark-antiquark).
\nIl metodo principe di investigazione del mondo subnucleare è la collisione ad
\nalte energie (molto maggiori della massa delle particelle stesse) di leptoni e\/o adroni,
\nal fine di penetrare profondamente nella loro struttura e dedurne proprietà
\nfondamentali ed eventuali ulteriori “componenti”.
\n
\nIn varie parti del mondo (Stanford, Brookhaven, Chicago, Ginevra, Amburgo, ecc.)
\nesistono strutture acceleratrici che hanno fin qui confermato ampiamente le
\npredizioni del cosiddetto “Modello Standard delle interazioni fondamentali”, il
\nmodello teorico di riferimento per il comportamento della materia ad energie medio-alte.
\nA seconda del range di energie e delle caratteristiche che si vogliono studiare,
\nesistono diversi tipi di collisori ad alte energie: collisori leptone-leptone (elettrone-postirone) come il LEP attivo al CERN di Ginevra fino al 2000, leptone-adrone
\n(elettrone-protone) come DESY attivo ad Amburgo, adrone-adrone (protone-protone
\no protone-antiprotone) come il Tevatron di Chicago e appunto il futuro LHC al CERN.
\n
\nLHC sta per Large Hadron Collider ed è un collisore protone-protone che
\nlavorerà ad un’energia nel centro di massa degli adroni pari a 14 TeV (1000
\nmiliardi di elettronvolt).
\nCosì come il predecessore LEP, sarà racchiuso in un anello di
\naccumulazione lungo 27 km al di sotto della superficie terrestre nei pressi di Ginevra.
\nAll’interno di questo anello correranno i due fasci di protoni, precedentemente
\nprodotti all’esterno dell’anello, procedendo in senso opposto ed inizialmente
\novviamente su traiettorie separate.
\nLungo l’anello saranno posizionati i quattro enormi esperimenti con i loro rivelatori
\n(CMS, ATLAS, ALICE, LHCb, ciascuno dei quali disegnato in modo da essere
\nottimizzato per una particolare classe di fenomeni da studiare), in corrispondenza dei
\nquali i fasci verranno fatti convergere dando modo ai protoni di scontrarsi e agli
\napparati sperimentali di rilevare i prodotti della collisione.
\nPer un confronto col precedente acceleratore del CERN, basta accennare al fatto che
\nLEP verso la fine della sua presa dati faceva scontrare elettroni con positroni ad
\nun’energia di 200 GeV (miliardi di elettronvolt): dunque all’incirca 2 ordini di
\ngrandezza in meno se si conta solo l’energia nel centro di massa, ed in più
\nbisogna considerare che ad LHC si accelerano particelle molto più pesanti degli
\nelettroni (1 GeV contro circa 0.5 MeV!) e questo implica un ancor maggiore rilascio di
\nenergia nella collisione.
\n
\nIl principale problema di questo tipo di acceleratori è la straordinaria mole di
\nprodotti della collisione, essendo le particelle iniziali a loro volta composte di
\nsottoelementi interagenti (i quark e i gluoni): la ricerca dell’evento di interesse in
\nmezzo al restante “background” è uno degli aspetti più delicati
\ndell’esperimento e una delle grandi sfide che attendono i fisici sperimentali impegnati
\nnel campo è appunto la soppressione di tale enorme “rumore di fondo”.
\n
\nUno degli obiettivi principali di LHC è la scoperta del bosone di Higgs, l’unica
\nparticella mancante di conferma sperimentale all’interno del Modello Standard,
\nritenuto responsabile della generazione della massa di tutte le altre particelle
\nelementari e probabilmente anche della espansione accelerata dell’universo
\nosservabile.
\nGli esperimenti direttamente coinvolti in questa ricerca saranno ATLAS e CMS.
\nNaturalmente il compito di LHC andrà molto oltre la mera scoperta di questa
\nparticella e coinvolgerà moltissimi campi di ricerca della fisica contemporanea.
\nAd esempio una delle questioni a cui LHC potrebbe dare una risposta è lo
\nsquilibrio tra materia e antimateria, con quest’ultima che sembra praticamente scomparsa dall’universo nonostante le teorie cosmologiche tendano ad affermare che
\ncol Big Bang siano state prodotte uguali quantità di materia e di antimateria.
\nIn più LHC potrebbe farci capire se è possibile pensare ad una
\nunificazione di tutte le forze e particelle ad una elevatissima scala di energia, in modo
\ntale da semplificare ulteriormente il quadro fisico dell’esistente.
\nO ancora sarà possibile investigare quello che oggi viene chiamato in modo un
\npo’ altisonante “il quarto stato della materia”: il cosiddetto “quark-gluon plasma”,
\ncioè una condizione in cui la materia è sottoposta a pressioni e
\ntemperature talmente elevate da essere “smembrata” nei suoi costituenti
\nfondamentali (appunto i quark e i gluoni), dando vita così ad uno stato simile
\nal plasma.
\nDi più, LHC potrebbe dare delle indicazioni a favore o contro alcuni modelli
\nfondamentali della fisica teorica odierna: la possbilità di unificare
\nRelatività Generale e Fisica Quantistica (esistenza del gravitone, mediatore
\nquantistico della forza gravitazionale), la teoria delle Stringhe e SuperStringhe (che
\nconsidera
\n le particelle elementari come eccitazioni di stringhe unidimensionali), la reale
\ndimensionalità dell’universo (viviamo in un mondo a tre dimensioni spaziali e
\nuna temporale o c’è dell’altro?).
\nPer avere qualche risposta dovremo aspettare ancora qualche anno:
\nl’inizio di presa dati di LHC, secondo stime ottimistiche, dovrebbe cominciare intorno
\nal 2008.<\/p>\n
Per ulteriori approfondimenti si può consultare il sito del CERN:
\nwww.cern.ch
\n
\nnella sua parte dedicata ai “non addetti ai lavori”.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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