RICERCA ITALIANA     

L'acceleratore di protoni per lo studio del cosmo

Alla ricerca dei misteri della materia dell’universo

La ricerca in astrofisica ci insegna che l’universo è composto principalmente di materia ed in minor parte di antimateria, nonostante al momento della creazione del Big Bang particelle ed antiparticelle siano state generate nelle stesse quantità. Ma, secondo i ricercatori, la formazione dell’universo, come la concepiamo oggi, è il risultato di un fenomeno particolare nel quale alcune particelle di materia e le rispettive particelle di antimateria si comportano in natura in modo differente tra loro: una variazione di simmetria nel sistema che avrebbe causato proprio una asimmetria tra materia ed antimateria. Inoltre una frazione importante della materia che si trova nell’universo risulta essere di un tipo ancora mai osservato in laboratorio (Dark Matter, ‘Materia Oscura’). Lo strumento LHC (‘Grande Collisore di Adroni’) cercherà di fare luce su questi aspetti ancora incompresi della fisica delle particelle elementari che sono a loro volta la chiave per la comprensione della formazione e dello sviluppo dell’universo.

LHC: lo strumento per l’accelerazione delle particelle

Il Progetto LHC è un programma di collaborazione di ricerca scientifica internazionale nell’ambito della fisica delle particelle, che si svolge al CERN (Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire , ‘Centro Europeo per la Ricerca Nucleare’) di Ginevra (Svizzera). L’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) partecipa con un ruolo preminente a questo progetto. Si tratta di un acceleratore di particelle (protoni) che per via dell’accuratezza e della precisione con cui devono essere effettuati gli esperimenti si avvale di complesse strumentazioni innovative, dotate di materiali e sistemi di elettronica e calcolo di nuova concezione. L’Italia partecipa attivamente a questo progetto di ricerca internazionale: il circuito magnetico del quale si avvale la strumentazione di accelerazione di particelle è il più grande mai realizzato al mondo (27 chilometri) ed è in parte di costruzione nazionale. Inoltre l’INFN è responsabile anche della realizzazione del superconduttore in grado di produrre un campo magnetico pari ad 80.000 volte il valore di quello terrestre.

L’obiettivo dell’esperimento: la particella di Higgs

Gli esperimenti condotti permettono di acquisire ulteriori informazioni riguardo la asimmetria tra materia ed antimateria e sulla cosiddetta “particella di Higgs”, associata al meccanismo responsabile delle diverse masse di tutte le particelle elementari e non ancora osservata. Si tratta di una particella priva di carica elettrica rivelabile quindi solo attraverso i suoi prodotti di decadimento. In pratica si produce facendo scontrare protoni con protoni, accelerati ad altissima energia in modo tale che l’energia liberata sia allora disponibile per la generazione di nuove particelle. Questo si effettua in uno strumento sotterraneo ad anello nel quale avviene, per via dell’accelerazione imposta alle particelle, l’interazione tra fasci di protoni che produce qualcosa come 40 milioni di urti ogni secondo, in grado di produrre a loro volta migliaia di particelle. L’acceleratore LHC è in grado di raggiungere energie paragonabili a quelle che i ricercatori sanno essere esistite solo durante i primi momenti di vita del nostro universo.


Fonte: INFN