Il buco nero e la fine del mondo

Ma non dovevamo esser tutti assorbiti in un enorme buco nero?

Oggi sono partiti (con successo) i primi test di accelerazione nel Large Hadron Collider al CERN di Ginevra e siamo ancora tutti qui e statene certi, ci saremo ancora anche nei prossimi giorni.

A volte mi sembra di essere ancora nel medio evo. Gente che si sciacqua la bocca con paroloni di cui non sa un accidente, che parla di buchi neri quando l'unico conosciuto è quello usato per le normali necessità fisiologiche. E neanche a dirlo la prima cosa che come minimo viene loro in mente è che sono stati buttati e sprecati 3 miliardi di dollari (tanto è costato). E questo accade sistematicamente ogni volta che quella metà di essere umani razionali contribuiscono con metodo e ricerca scientifica a rendere migliore la vita anche dell'altra metà di irrazionali. I soldi della ricerca scientifica non sono mai soldi sprecati. Ogni innovazione, invenzione, nuova tecnologia viene sempre vista con scetticismo e diffidenza da questa metà di stolti!

Se volete saperne qualcosa divertendovi qui c'è un simpaticissimo video dove alcuni ricercatori che lavorano al CERN hanno composto un rap (in inglese con sottotitoli inglesi) se invece mi leggerete più avanti darò una sommaria descrizione della "macchina" più grande del mondo!

Il Large Hadron Collider (LHC) è uno strumento scientifico gigantesco costruito vicino a Ginevra e localizzato a 100 metri di profondità tra Francia e Svizzera. E' un acceleratore di particelle circolare lungo 27 km usato soprattutto dai fisici per studiare le particelle elementari conosciute, ovvero ciò che sta alla base di qualsiasi cosa: dall'infinitamente piccolo degli atomi e del loro interno all'infinitamente grande come l'Universo.

In questo strumento due fasci di particelle subatomiche chiamate adroni (possono anche essere protoni o ioni) viaggiano in direzioni opposte all'interno dell'anello accelerante, guadagnando energia ad ogni giro. I fisici usano il LHC per ricreare le condizioni iniziali dell'Universo al momento del Big Bang (una delle teorie cosmogoniche, la più accreditata tra l'altro e quella maggiormente supportata da prove ed evidenze) facendo scontrare questi fasci di particelle ad altissima energia. Con la collisione si formano altre particelle individuate da apparati speciali ed i risultati vengono esaminati da un team di scienziati e ricercatori sparsi un po' in tutto il mondo.

Ci sono molte teorie che fanno ipotesi diverse su quel che potrebbe essere il risultato di queste collisioni ma comunque vadano le cose gli esperimenti dovrebbero fornire ulteriori informazioni ai fisici sull'origine e la natura della materia. Il modello standard delle particelle elementari ha fornito parecchie risposte finora ma non l'intera storia. Soltanto i dati sperimentali ottenuti da queste collisioni alla più alta energia raggiungibile sulla Terra potranno confermare le conoscenze acquisite o fornire spunti per rivedere modelli e teorie.

Nei 27 km di anello dell'acceleratore LHC ci sono 9300 magneti ed oltre ad essere il più grande acceleratore di particelle del mondo è anche il frigorifero più grande del mondo anche usando soltanto un ottavo del suo sistema criogenico. Tutti i magneti sono preraffreddati a - 193,2 °C (80 °K) usando 10.000 tonnellate di azoto liquido dopo esser stati riempiti con 60 tonnellate di elio liquido per portarli a -271,3 °C (1.9 °K).

I dati registrati da ognuno di questi enormi esperimenti corrispondono a circa 100.000 DVD DL ogni anno e per permettere alle migliaia di scienziati sparsi in tutto il mondo di collaborare all'analisi che si protrarrà per almeno altri 15 anni sono stati predisposti decine di migliaia di computer sparsi in tutto il mondo a creare una distributed computing network (altresì detto "grid -griglia- computing"): qualcosa di simile fu realizzato ad esempio per il progetto di decodifica del genoma umano e prima ancora dal SETI.

Per campionare e registrare le circa 600 milioni di collisioni protoniche al secondo i fisici e gli ingegneri havo costruito dei dispositivi giganteschi che misurano le particelle con precisione infinitesimale. I rivelatori sono in grado di misurare il passaggio di una particella nel tempo con accuratezze che sfiorano il miliardesimo di secondo e nello spazio con precisioni dell'ordine di grandezza del milionesimo di metro, nonostante il famoso principio di Heisemberg.

Il LHC è una macchina contemporaneamente caldissima e freddissima. Quando i due fasci di protoni collidono si generano temperature che sono 100.000 volte maggiori di quelle riscontrate all'interno di una stella come il Sole ma concentrate in uno spazio infinitesimale. Di contro, il sistema di raffreddamento mantiene il tutto a valori prossimi allo zero assoluto (1,9 °K, persino più freddo dello spazio esterno!).

A pieno regime milioni di miliardi di protono correranno lungo l'anello a velocità che saranno pari al 99,99% della velocità della luce, girando più di 11.000 volte al secondo con un'energia massima di 7 TeV (Tera elettronvolt), e quindi 14 TeV al momento della collisione. A dispetto del prefisso T (1000 miliardi) 1 eV è un quantitativo di energia estremamente piccolo ma va rapportato alle dimensioni delle particelle con cui si sta lavorando.

Per evitare collisioni con altre particelle di gas tutto il sistema è mantenuto in un vuoto pressoché assoluto: 10^-13 atmosfere! 10 volte meno della pressione sulla Luna!

E la paura medievale? Quella che queste collisioni possano generare un buco nero in grado di inghiottire la Terra e chissà cos'altro! Anche qualora ciò accadesse non durerebbe che qualche milionesimo di secondo ma non accadrà perché vorrebbe dire che la fisica finora ha raccontato un mare di fregnacce, e così non è.

Ciliegina sulla torta: moltissime tecnologie, idee, componenti e lavorazioni industriali che hanno portato alla costruzione del LHC sono italiane, in termini di persone ed industrie!