Sotto i confini tra Svizzera e Francia corre un anello di 27 chilometri dove le particelle viaggiano quasi alla velocità della luce. È il Large Hadron Collider (LHC), l’acceleratore di particelle più grande e potente mai realizzato, progettato dal CERN di Ginevra per spingere la fisica oltre i suoi limiti.
I primi fasci di protoni hanno iniziato a muoversi nel 2008, e nel 2010 sono arrivate le prime collisioni ad alta energia, aprendo la porta a una nuova era della ricerca scientifica.
Un laboratorio che ricrea il Big Bang
L’obiettivo dell’LHC è ricreare, in scala microscopica, le condizioni che esistevano pochi istanti dopo il Big Bang.
Le collisioni tra protoni, che avvengono a 14.000 miliardi di elettronvolt (14 TeV), generano nuove particelle elementari e permettono di studiare le forze fondamentali dell’universo.
A temperature di -272°C, vicine allo zero assoluto, i 1.600 magneti superconduttori dell’acceleratore mantengono i fasci perfettamente allineati lungo l’anello, creando campi magnetici di 10 Tesla, circa 200 volte più potenti del campo magnetico terrestre.
La caccia alla “particella di Dio”
Uno degli obiettivi principali dell’LHC era la scoperta del bosone di Higgs, la particella che spiega l’origine della massa.
La caccia si è conclusa nel 2012 con una conferma storica, grazie ai due esperimenti principali dell’acceleratore: ATLAS e CMS.
Da allora, l’LHC continua a esplorare territori sconosciuti, cercando indizi sulla materia oscura, sull’antimateria e su eventuali nuove particelle che potrebbero ampliare il Modello Standard della fisica.
Quattro esperimenti per una nuova fisica
All’interno del tunnel del CERN operano quattro grandi esperimenti:
- ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS): studia le collisioni più energetiche e nuove particelle.
- CMS (Compact Muon Solenoid): analizza gli stessi fenomeni con una tecnologia differente.
- ALICE: esplora lo stato della materia primordiale, quello che riempiva l’universo un attimo dopo la nascita.
- LHCb: studia la sottile differenza tra materia e antimateria.
Tutti questi esperimenti hanno una forte partecipazione italiana, coordinata dall’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare).
Gli scienziati italiani sono stati protagonisti fin dall’inizio: Fabiola Gianotti per ATLAS, Guido Tonelli per CMS, Paolo Giubellino per ALICE e Pierluigi Campana per LHCb.
Numeri da record
L’LHC è una macchina di proporzioni colossali:
- 27 km di circonferenza
- 1 miliardo di collisioni al secondo
- 2.000 tecnici e altrettanti ricercatori coinvolti
- 4 miliardi di euro di costo stimato
Ogni secondo di attività produce una quantità di dati paragonabile all’intero traffico telefonico mondiale. Per analizzarli, il CERN utilizza una rete informatica globale che collega centri di ricerca di tutto il pianeta.
Dopo il bosone, la sfida continua
La scoperta del bosone di Higgs è stata solo l’inizio. L’LHC è oggi in piena attività con la sua terza fase di funzionamento (Run 3) e prepara il grande aggiornamento High Luminosity LHC (HL-LHC), che aumenterà di dieci volte il numero delle collisioni.
L’obiettivo è spingersi oltre il Modello Standard, capire la struttura della materia oscura e chiarire perché l’universo è fatto quasi solo di materia e non di antimateria.
Ogni esperimento porta l’umanità un passo più vicino a rispondere alla domanda più antica di tutte: di cosa è fatto l’universo?
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