Il CERN e il lato invisibile dell’universo

di Samuele Savino e Edoardo Usai

Venerdì 7 e sabato 8 febbraio, 24 studenti del quinto anno dei licei scientifico e scienze applicate sono andati in visita al CERN, il “Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” (organizzazione europea per la ricerca nucleare). Il centro, situato a Ginevra, si occupa di studiare il mondo subatomico e l’infinitamente piccolo.

Tutti studiamo a scuola, fin dalle medie, che gli atomi sono fatti di protoni, neutroni ed elettroni, ma in realtà il mondo delle particelle è molto più vasto. Al CERN si accelerano protoni e li si fa scontrare tra loro, “spaccandoli”. Durante l’urto si creano un grandissimo numero di particelle, che non sono sempre le stesse, perché il mondo della fisica quantistica non è meccanicistico, come quello macroscopico a cui siamo abituati, ma funziona per probabilità. In ogni urto, in pratica, ogni particella ha una certa probabilità di formarsi, ma potrebbe anche non farlo, o se ne potrebbero creare molte tra loro uguali.

Il verbo “creare” non è messo a caso. Come la celeberrima equazione del fisico tedesco Albert Einstein E=mc² ci insegna, l’energia (E) più essere trasformata in massa (m), perché le due sono direttamente proporzionali, legate dalla velocità della luce nel vuoto al quadrato (c²). Al CERN i protoni sono accelerati fino al 99,99991% della velocità della luce (la velocità massima a cui qualsiasi cosa nell’universo possa viaggiare), dunque hanno molta energia cinetica.

Nel momento dell’urto, quell’energia viene trasformata in massa. La soma delle masse delle particelle che si genereranno dallo scontro, quindi, sarà pari a quella dei due protoni coinvolti più quella generatasi dalla trasformazione dell’energia. In altre parole, al CERN si crea della nuova materia.

Oltre ad aver visitato l’acceleratore di particelle, che è il più grande del mondo, gli studenti hanno anche seguito un percorso sui raggi cosmici, nome con cui indichiamo tutte le particelle che arrivano sulla terra dallo spazio.

Nel momento in cui entrano in contatto con l’atmosfera, queste particelle “si rompono” scontrandosi con le molecole dell’aria. Per poterle studiare evitando questo fenomeno, è stato montato sulla stazione spaziale internazionale un rilevatore di particelle. Questo esperimento, che prende il nome di AMS, è ospitato dal CERN. Gli studenti in visita hanno potuto vederne la sala di controllo, sempre connessa con tutti gli altri centri NASA relativi alla stazione spaziale. Da lì è possibile tenere traccia dei movimenti della ISS ed è proiettato un video in diretta del nostro pianeta visto dall’alto.

Il giorno successivo un laboratorio del CERN Sience Geteway, la zona della struttura dedicata propriamente ai visitatori, ha permesso agli studenti di cimentarsi nella costruzione di una camera a nebbia, un marchingegno in cui i raggi cosmici che lo attraversano lasciano delle scie, permettendoci di osservarli indirettamente a occhio nudo. È strabiliante osservare la quantità di particelle che ci attraversano ogni istante senza che ce ne accorgiamo. Pensate che solo quelle più piccole sono una al metro quadro al secondo.

Si è trattata di un’esperienza senz’altro interessante e formativa, nonché di un’ottima occasione di orientamento per l’università, dato che gli studenti in visita hanno potuto parlare a lungo con i fisici sperimentali che hanno fatto loro da guide.