L’acceleratore di particelle LHC entra in una nuova fase

Detlef Kuchler, un fisico del CERN, mostra un pezzo di piombo usato per creare ioni pesanti nell'LHC. Foto: M. Brice / CERN

Ginevra, 4 novembre 2010. Siamo ad una nuova fase per l’acceleratore di particelle più grande del mondo, l’LHC di Ginevra. Da quando, a fine marzo 2010, sono stati fatti collidere protoni alla stratosferica energia di 7 tera elettronvolt (7 TeV), i gruppi di ricerca hanno avuto modo di studiare i nuovi dati raccolti e indagare nuovi aspetti della fisica delle alte energie, che ci svelerà – tra le altre cose – i segreti dei primissimi istanti dell’universo dopo il Big Bang.

A questo punto l’LHC è entrato in una nuova fase, quella della collisione di ioni pesanti, in particolare ioni di piombo, cosa che non era mai avvenuta prima.

Un obbiettivo che si erano dati gli scienziati era quello di raggiungere una luminosità (una misura del tasso di collisione degli ioni tra loro) di 10^32 per centimetro quadrato per secondo, tanto per capirsi un numero di collisioni pari a 10 seguito da 32 zeri.

Gli esperimenti di collisione a 7 TeV hanno portato i fisici ad esplorare nuovi territori, prima irraggiungibili da osservare direttamente in laboratorio. Ad esempio, sono stati verificati alcuni aspetti del Modello Standard della fisica, un teoria che spiega il comportamento della materia nel molto piccolo. Sono state verificate le forze che agiscono tra le particelle ad alte energie. Sono stati osservati per la prima volta i top quark (particelle che compongono i protoni) nelle collisioni protone-protone, e altro ancora.

“Gli esperimenti hanno già dato degli eccitanti assaggi di qualcosa di completamente nuovo, una nuova frontiera,” ha detto Sergio Bertolucci, direttore per la ricerca e il calcolo.

I nuovi esperimenti con gli ioni di piombo – atomi di piombo a cui sono stati tolti gli elettroni – aprono una nuova strada di ricerca, riportando la materia alle stesse condizioni in cui si trovava nei primi istanti di vita dell’universo. Uno degli obbiettivi primari della collisione di ioni di piombo è di produrre piccole quantità di questa materia “primordiale”, che è nota agli esperti con il nome di plasma di quark e gluoni, e di studiare la sua evoluzione in un tipo di materia che ha successivamente riempito l’universo come lo conosciamo oggi. Questa esplorazione getterà maggiore luce sulle proprietà dell’interazione forte, che tiene insieme le minuscole particelle chiamate quark in oggetti più grandi, come protoni e neutroni.

“Le collisioni di ioni pesanti forniscono un micro laboratorio unico per studiare materia molto calda e densa”, ha detto Jurgen Schukraft, portavoce dell’esperimento ALICE, che è ottimizzato per studiare le collisioni di ioni di piombo nell’LHC. “Nell’LHC noi continueremo l’avventura iniziata nel 1994, che certamente aprirà una nuova finestra sul comportamento fondamentale della materia e in particolare sul ruolo dell’interazione forte.”

Per elaborare l’immensa mole di dati il CERN ha sviluppato una rete internet globale ad altissima velocità che smisterà i dati raccolti presso 140 centri di calcolo in 34 diversi paesi che supportano l’LHC. Centinaia di fisici in tutto il mondo lavoreranno alle elaborazioni per ricavare osservazioni e modelli.

L’LHC continuerà a “maltrattare” ioni di piombo fino al 6 dicembre 2010, quando entrerà in una fase di manutenzione ordinaria. In primavera si ricomincerà con le collisioni protone-protone ad una maggiore, inaudita energia, un altro passo verso una fisica delle alte energie mai vista prima.