CERN: FABBRICA DEI SOGNI L'Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare (in francese Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), identificata comunemente con la sigla CERN, è il più grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle. Esso è situato al confine tra la Francia e la Svizzera. La convenzione che istituiva il CERN fu firmata il 29 settembre 1954 da 12 stati membri. Oggi ne fanno parte 21 stati membri più alcuni osservatori, compresi stati extraeuropei. Lo scopo principale del CERN è quello di fornire ai ricercatori gli strumenti necessari per la ricerca in fisica delle alte energie. Questi sono principalmente gli acceleratori di particelle, che portano nuclei atomici e particelle subnucleari ad energie molto elevate, e i rivelatori che permettono di osservare i prodotti delle collisioni tra fasci di queste particelle. In queste condizioni sono state scoperte nuove particelle fino ad allora sconosciute, come il Bosone di Higgs. L’acceleratore più grande al mondo (dall’estensione di 27 km al confine tra la Francia e la Svizzera) è l’LHC nel quale si trovano quattro grandi esperimenti (ALICE, LHCb, ATLAS, CMS) che riguardano, con alcune differenze, l’accelerazione delle particelle.

AD: Antiproton Decelerator Uno degli esperimenti più interessanti che abbiamo visitato al CERN è sicuramente quello che studia il comportamento dell’antimateria. L’AD (Antiproton Decelerator) consiste nel decellerare positroni (elettroni di carica positiva) e farli “unire” a degli antiprotoni (protoni di carica negativa) andando a formare una atomo di anti-idrogeno prima che si annichili. L’esperimento in sostanza vuole dimostrare che, come ci si aspetta, l’antimateria segua le stesse leggi della fisica della materia.

L’AD presenta alcuni esperimenti che, tramite metodi differenti, intendono raggiungere gli stessi risultati. Tra questi troviamo l’ALPHA. Nel 2013 sono state pubblicate, in un articolo sulla rivista “Nature Communications”, le prime misure ad alta precisione della carica elettrica di antiatomi di idrogeno (o atomi di anti-idrogeno) confermandone la neutralità.

Normalmente si dovrebbe pensare con una certa ovvietà che, avendo una carica positiva e una carica negativa quella complessiva dell’atomo sia neutra. In realtà se si tratta di antimateria non è così scontato. Essa rappresenta la prima misura di precisione della carica elettrica di atomi di anti-idrogeno, il primo passo per capire se vi è simmetria tra materia e antimateria nell’Universo. Inoltre questi studi servono a capire come mai l’universo sia composto da materia e perché l’antimateria sembrerebbe sia scomparsa dalla nostra osservazione anche se si suppone che durante il famoso “Big Bang” ci sia stata la stessa (o quasi) produzione di materia e antimateria.

Da oltre un ventennio centri di ricerca come il CERN e il Fermilab stanno compiendo studi sull’antimateria con speciali apparecchiature ed esperimenti. In particolare nel laboratorio CERN, la recente possibilità di creare e intrappolare piccole quantità di antiatomi d’idrogeno per un periodo sufficiente per compiere studi di precisione ha, in effetti, aperto nuove opportunità per esplorare le leggi di simmetria della Natura. In particolare, per le misure della carica elettrica, la collaborazione ALPHA è riuscita a studiare le traiettorie degli antiatomi, verificando se questi fossero o no deflessi da uno specifico campo elettrico. Il risultato, basato su poco meno di 400 antiatomi d’idrogeno, mostra un valore neutro della loro carica elettrica entro i limiti statistici e di incertezza della misura. Il programma del CERN, unico al mondo per gli studi sull’antimateria prodotta in laboratorio, continuerà nei prossimi anni con la collaborazione ALPHA e insieme agli altri esperimenti ATRAP e ASACUSA, e soprattutto al nuovo progetto AEGIS, in grado di studiare, per la prima volta in modo accurato, le influenze della gravità sugli antiatomi.

I componenti più importanti dell'LHC sono gli oltre 1600 magneti superconduttori in lega di niobio e titanio raffreddati alla temperatura di 1,9K(-271,25 °C) da elio liquido superfluido che realizzano un campo magnetico di circa 8 tesla, necessario a mantenere in orbita i protoni all'energia prevista. Il sistema criogenico dell'LHC è il più grande che esista al mondo.

Oltre particelle e acceleratori… ci sono stati anche molti momenti divertenti!!

Relazione realizzata da Luca de Siervo e Marta Meloni 5^B a.s