LHC, questo sconosciuto

Scrivere degli esperimenti al CERN per un giornalista non è semplice: devi andare fino a Ginevra, metterti un ridicolo casco colorato di plastica, scendere in caverne tappezzate di cemento 100 metri sotto terra per vedere un mucchio di ferro, silicio e cavi, devi addirittura stare sveglio durante la conferenza in cui il malcapitato fisico cerca di spiegarti cosa stanno facendo e perché lo stanno facendo. Non tutti ce la fanno. Così si sentono giornali, telegiornali e radio usare confusamente le parole "nucleare", "big bang", "buco nero", "particella di Dio" e "apocalisse" tutte vicine, ed è perfettamente comprensibile che la gente poi si spaventi. Ma i termini scientifici messi a casaccio non sempre hanno senso, perciò vediamo di fare un po' di chiarezza col noto metodo "fatti una domanda e datti una risposta". Non ho la presunzione di avere un'altissima conoscenza fisica, ma tanto basta per dare un'idea di massima per chi non ne ha affatto (e non è una colpa) e, spero, per contrastare un po' questo terrorismo mediatico.

Lo so che è un post lunghissimo, ma qualche domanda la potete saltare se già ne conoscete la risposta.

Cos'è LHC?
Per rispondere iniziamo dando un'idea di massima del funzionamento degli apparecchi chiamati collider: vi sono due "piste" circolari, in ognuna circola un pacchetto di particelle, in una si gira in un senso, nell'altra nel senso opposto. Le piste sono costituite ognuna da una fila di tubi disposti in modo da formare un anello, in cui è stato fatto il vuoto. Attorno ai tubi sono avvolte delle bobine percorse da una corrente elettrica molto intensa che genera un campo magnetico all'interno del tubo che dà un "calcio" in avanti le particelle, accelerandole. Perciò ad ogni tubo che passano, le particelle ricevono un "calcio" in avanti e accelerano. Dopo poco tempo raggiungono una velocità molto prossima a quella della luce. A questo punto le due piste vengono fatte incrociare e le particelle di una e dell'altra si scontrano tra loro, come in un autoscontro. Attorno al punto di scontro viene posto un rivelatore capace di "vedere" quanta energia si è liberata nello scontro e cosa si è prodotto da esso. LHC è l'acronimo di Large Hadron Collider, ovvero un grosso (large) collider che lavora con particelle dette adroni, nel nostro caso principalmente protoni. Si trova sotto il confine franco-svizzero nei pressi di Ginevra ed è provvisto di un anello lungo 27 Km costituito da più di 1500 tubi. LHC ospita quattro esperimenti: CMS, Atlas, LHCb ed Alice, ognuno dei quali è dotato dei suoi rivelatori dislocati in caverne sotto terra lungo l'anello e di una sua quota di scontri tra particelle creati sotto i suoi rivelatori in modo da raccogliere i dati.

Che tipo di esperimenti si fanno con un collider?
Tutto comincia da Einstein e la sua celeberrima equazione E=mc^2, ovvero l'energia di un corpo (fermo) è pari alla sua massa per il quadrato della velocità della luce. Ma vale anche l'opposto: un'energia sufficiente può "trasformarsi" (può, non lo fa sempre) in una particella la cui massa è data proprio dall'equazione di Einstein (in realtà si trasforma in una coppia di particella-antiparticella, ma non è importante per questa spiegazione). Quello che si fa in un acceleratore di particelle è prendere una particella esistente, accelerarla tantissimo (quindi farle guadagnare energia) e farla scontrare con un'altra particella. Lo scontro libera energia, che può trasformarsi in altre particelle. La differenza tra un collider e un altro acceleratore è che nel primo si fanno scontrare due particelle entrambe accelerate, quindi si produce moltissima energia: basti pensare alla differenza tra un'auto che si scontra contro un muro a 100 km/h e un frontale tra due auto entrambe a 100 km/h, il secondo è molto più violento. La maggiore energia liberata permette di produrre particelle di massa superiore, quindi di scoprire particelle nuove (come cercheranno di fare gli esperimenti Atlas e CMS) oppure di indagare più approfonditamente particelle o altri effetti già noti prodotti nello scontro (come si farà negli esperimenti LHCb e Alice).

Cosa c'entra il Big Bang?
LHC è una macchina molto molto potente, gli scontri tra protoni al suo interno produrranno energie elevatissime (per le scale atomiche), il che corrisponde a ricreare in piccolo condizioni praticamente identiche a quelle in cui si trovava l'universo pochi miliardesimi di secondo dopo il Big Bang. Un miliardesimo di secondo, per le scale temporali usate nello studio del Big Bang è in realtà un tempo molto lungo, basti vedere questa figura: sono già passate l'Epoca della Grande Unificazione e l'Epoca Elettrodebole. Sebbene durino poche frazioni di secondo, il fatto che si chiamino Epoca dà un'idea della loro importanza.

Cos'è la "Particella di Dio"?
"Particella di Dio" è l'etichetta infelicemente affibiata ad una particella, il bosone di Higgs. L'incolpevole bosone non ha assolutamente nulla a che vedere con un presunto essere superiore creatore dell'universo e onnipotente, non più di quanto ne abbia l'elettrone o il fotone almeno! Il bosone prende il nome dal prof Peter Higgs che per primo ne ha ipotizzato l'esistenza. La teoria di Higgs dice in pratica che l'universo è pervaso da queste particelle, le quali interagiscono, "parlano" se vogliamo, con tutte le altre particelle e tra loro. Il risultato dell'interazione tra un bosone di Higgs e un'altra particella (o un altro Higgs) è che la seconda particella ottiene la propria massa. Basandosi sulle ipotesi del prof Higgs sono stati fatti molti calcoli teorici perciò della sua particella sapremmo moltissimo, solo che non sappiamo se effettivamente Higgs avesse ragione. Il compito principale degli esperimenti Atlas e CMS è proprio vedere se dagli scontri tra protoni si produce il bosone di Higgs. I fisici sanno già dove andrebbe cercato questo bosone e LHC è in grado di produrlo. Resta da vedere se effettivamente lo si trova, se succedesse sarebbe un passo enorme in avanti nella conoscenza dell'universo.

Cos'è questa storia dei buchi neri?
Un buco nero è un oggetto di massa talmente grande da modificare pesantemente lo spazio-tempo che lo circonda. La possibilità che LHC crei dei microscopici buchi neri c'è, ma nulla a che vedere con i buchi neri cosmici: LHC lavora con protoni, ovvero frazioni grandi circa 100 mila volte meno di un atomo. Secondo la cosiddetta Teoria dell'Evaporazione di Hawking, inoltre, questi buchi neri sarebbero troppo piccoli e si auto-consumerebbero in una frazione di secondo.

Moriremo tutti?
Stando a quello che dice il biochimico tedesco Otto Rössler sì. Secondo me pure. Fatevene una ragione: prima o poi si muore. Ma non sarà LHC ad ucciderci. Rössler sostiene dei 3000 fisici che han lavorato ad LHC solo pochi han fatto i conti (sbagliati) e gli altri gli son semplicemente andati dietro. Invece lui ha rifatto i conti basandosi sulla Teoria delle Stringhe (tuttora priva di conferma sperimentale) e sostiene che i buchi neri non si auto-consumeranno, si allargheranno sempre più fino a consumare tutto il pianeta. Di momenti simili di panico se n'è già visti, uno per tutti quello che nel 1999 riguardava l'acceleratore di Brookhaven negli Stati Uniti. Sono passati quasi 10 anni e la Terra sembra ancora piuttosto solida. Infine, un esempio pratico: avete messo su una fontana meravigliosa, altissima, con giochi d'acqua spettacolari, chiamando per installarla 3000 tra i migliori idraulici del mondo. Quando state per accenderla arriva un elettricista e vi dice che i vostri idraulici han sbagliato tutto e che secondo i suoi calcoli la vostra fontana vi inonderà casa. Chiedete agli idraulici e vi ripetono che ci han ben pensato prima di costruire e la cosa funzionerà. Non so voi, io accenderei la fontana.

Dopo tutto l'amico Otto fa bene ad essere prudente:

«Ho sempre consigliato a tutti di stare alla larga dai buchi neri perché, una volta dentro, è estremamente difficile tirarsene fuori e conservare l'orecchio per la musica.» (Woody Allen)