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Al Cern di Ginevra per studiare l’origine dell’universo con gli acceleratori di particelle

Si parla sempre di investire nella ricerca ma spesso il pensiero dell’uomo comune è “Perché? Investire in che cosa? A che serve?”. La ricerca sulla fisica delle particelle elementari che si fa al CERN appare estremamente poco concreta rispetto a questo pensiero, invece le nazioni e le aziende più lungimiranti sanno bene che è qui che si plasma il futuro di tutti noi.

Perfino Sheldon Cooper, lo spocchioso e intelligentissimo fisico teorico della serie TV “Big Bang Theory” sogna di andarci ma non ci riesce: il Centro Europeo di ricerca nucleare, per tutti il CERN di Ginevra, Svizzera, è l’eccellenza mondiale nella ricerca sulle particelle elementari. Non appartiene quindi agli Stati Uniti il primato, questa volta, ma all’Europa che nel 1954, dopo la devastazione della Seconda Guerra Mondiale, decise di costruire il centro basandosi sullo strumento di pace più efficace: la scienza.

I dodici stati fondatori, guidati dall’italiano Enrico Amaldi, hanno dato vita a un laboratorio che ha promosso decine di premi Nobel, tra cui Carlo Rubbia, e che oggi ospita 11.000 scienziati da tutto il mondo, di cui 4.000 stabilmente al CERN, con 21 stati membri che contribuiscono, tramite il loro PIL, a ricerche che hanno letteralmente cambiato il nostro modo di vivere. In rapporto al numero di abitanti dell’Unione Europea, un contributo del costo di un cappuccino l’anno procapite.

L’origine dell’universo al CERN di Ginevra: il bosone di Higgs

Il bosone di Higgs è soprannominata da alcuni “la particella di Dio”; teorizzata e cercata da più di 30 anni da tutti gli acceleratori di particelle nel mondo, la sua esistenza è stata confermata solo nel 2012 dagli scienziati del CERN, grazie agli esperimenti operati nel più grande acceleratore esistente al mondo: il Large Hadron Collider o LHC. Ma per quale motivo è tanto importante questa particella? Diciamo che senza di essa, l’universo come lo conosciamo non esisterebbe. Nel mondo dell’infinitamente piccolo, la fisica delle particelle ci fa comprendere come sia nato il nostro universo, di cui conosciamo solo il 4% con pianeti, stelle, galassie e materia visibile. Il 26% è definito come materia oscura, di cui abbiamo consapevolezza ma non conoscenza, mentre il rimanente 70% di energia oscura che compone e tiene insieme l’universo, che ci è totalmente sconosciuta.

I telescopi spaziali attuali riescono a farci vedere com’era l’universo solo 380.000 anni dopo il Big Bang; prima di questo tempo l’universo era opaco, immerso in un’oscurità da cui la luce non poteva passare e quindi nulla arriva visibile a noi. Il Large Hadron Collider riesce invece a farci arrivare a un milionesimo di milionesimo di secondo dopo il Big Bang, simulando con l’acceleratore di particelle, quel momento.

Come funziona il più grande acceleratore di particelle del mondo

Posizionato 100 metri sottoterra, al confine tra Svizzera e Francia, e formato da una una galleria principale di 27km, il Large Hadron Collider mette in collisione, appunto, le particelle elementari, nello specifico raggi di protoni che viaggiano su fasci di superconduttori elettromagnetici, ad una potenza di 14 Tera Electron Volt: un’accelerazione quasi pari alla velocità della luce. Tale energia necessita che i superconduttori operino ad una temperatura di -271°C, di poco sopra allo zero assoluto.

Nel momento di collisione, i protoni producono l’interazione tra i quarks e producono il decadimento di nuove particelle. L’analisi di queste collisioni avviene in quattro punti dell’LHC, i cosiddetti detectors, che hanno dimensioni pari alla metà della cattedrale di Notre Dame e pesano più della torre Eiffel. Hanno la capacità di produrre una quantità di dati di 10 petabyte (pari ad un milione di gigabyte) per esperimento, in un solo anno. I dati vengono poi analizzati e condivisi in tutti i laboratori del mondo.

Le conquiste nella ricerca del centro europeo di ricerca nucleare

La costruzione degli acceleratori di particelle ha creato nuove esigenze e tecnologie che a loro volta hanno creato nuove applicazioni di tutti i tipi: dai magneti superconduttori alla ricerca medica, dalle tecniche di criogenia ai pannelli solari, dal computing al trattamento delle scorie nucleari. La PET - Positron Emission Tomography - è lo strumento di diagnostica più utilizzato negli ospedali di tutto il mondo, si basa sulla tecnologia usata al CERN per la ricerca delle particelle.

CERN: dove nasce il web

L’articolo che state leggendo è possibile grazie al centro europeo di ricerca nucleare. Il web come lo utilizziamo ora infatti è nato al CERN nel 1989, quando Tim Berners-Lee, uno scienziato britannico ebbe l’esigenza di condividere i dati delle ricerche in modo immediato e universale, con tutti gli altri ricercatori nel mondo. Nel 1993 il software venne reso pubblico, pur rimanendo di proprietà intellettuale del centro ricerche, così da non permettere mai a nessuno di acquistarne i diritti e di farlo pagare: il web è ancora - e sempre rimarrà - libero e gratuito grazie al CERN.

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