16 metri di altezza, 13 di lunghezza,
circa 2000 tonnellate di peso, fino a 4 Tesla di
campo magnetico generabile: sono numeri da record
quelli con cui YOKE BARREL O, un solenoide superconduttore
di eccezionale potenza, fa il suo ingresso ufficiale
nel vasto cantiere dell'esperimento CMS (Compact
Muon Solenoid), frutto di un'ampia collaborazione
internazionale fra prestigiosi istituti di ricerca
e industrie che operano nel settore della fisica
nucleare e subnucleare.
La straordinaria
potenza del campo magnetico generato e le ragguardevoli
forze magnetiche sviluppate di conseguenza, sono
necessarie per affrontare le altissime energie
in gioco nell'esperimento, che punterà l'attenzione
sul prodotto della collisione fra i due fasci di
protoni accelerati all'interno del collisore LHC
fino a raggiungere un'energia nel centro di massa
dell'ordine di decine di TeV.
Nella pioggia di particelle derivanti
da questi urti si cercheranno nuove forme di materia
di cui si ipotizza l'esistenza ma che ancora non
sono state osservate direttamente; fra queste potrebbe
celarsi anche il bosone di Higgs(1),
considerata la primula rossa del moderno
panorama della fisica particellare.
Secondo Il Modello
Standard, questa particella è il vettore
di una particolare forza, detta forza del campo di Higgs, che
pervade l'intero universo e interagisce con le particelle
conferendo loro la massa, che viene
quindi equiparata alle altre caratteristiche intrinseche
della materia, come la carica elettrica o lo spin.
La particella bosonica W fu scoperta
nel 1983 al CERN da Carlo Rubbia e Simon Van der
Meer e valse loro il premio Nobel per la fisica,
conferito loro nell'anno successivo.
Il bosone W è meglio
conosciuto come il vettore della forza debole, che
agisce durante le reazioni di decadimento nucleare.
Nella realizzazione del supermagnete di CMS, l'Italia
ha avuto un ruolo di spicco, sia in fase di progettazione
sia nella costruzione vera e propria, che ha visto
la stretta collaborazione fra l'INFN e
le industrie incaricate della fabbricazione.
Il contributo
italiano riguarda inoltre anche le camere a muoni
e il calorimetro elettromagnetico, importanti componenti
del grande apparato finale, che opererà in
uno dei 4 punti di intersezione dei fasci incidenti
di protoni che saranno accelerati all'interno di
LHC.
Con i suoi 27
chilometri di circonferenza, estesi nel grande
tunnel sotterraneo del CERN (già ospite
del LEP, che ha cessato la sua lunga e produttiva
attività alla fine del 2000), LHC rappresenta
non solo il più grande collisore protone-protone
esistente, ma anche la macchina più imponente
nella cui costruzione l'uomo si sia mai cimentato.
Oltre a CMS, altri tre esperimenti
faranno uso di LHC per ottenere importanti verifiche
sperimentali che aggiungerebbero nuovi tasselli al
mosaico ancora incompleto delle previsioni teoriche
del Modello Standard.
Si tratta di ATLAS (A Toroidal LHC
ApparatuS), LHC-b (Large Hadron Collider beauty)
e ALICE (A Large Ion Collider Experiment), impegnati
anch'essi nelle grandi questioni aperte della fisica
particellare, quali la ricerca della particella di
Higgs, la violazione di simmetria fra materia e antimateria
e il comportamento di nuovi ipotetici stati della
materia.
C'è grande
attesa per l'entrata in funzione di LHC, prevista
per la fine dell'anno; le sue notevoli prestazioni
consentiranno anche di mettere alla prova la teoria
delle stringhe, che potrebbe rappresentare la tanto
cercata teoria di unificazione delle 4 forze fondamentali
conosciute in natura (elettromagnetica, gravitazionale,
nucleare forte e nucleare debole).
La collisione di particelle W (2) ad
energie altissime, ma alla portata di LHC, potrebbe
infatti rivelare la validità dei principi
su cui si basa la teoria delle stringhe; l'osservazione
dello sciame di particelle prodotte in questi scontri
aprirebbe, quindi, interessanti scenari circa la
sua attendibilità.
Note
(1) Il bosone – o
particella - di Higgs deve il suo nome al
fisico scozzese Peter Higgs che, negli anni Sessanta,
ipotizzò per primo l’esistenza di
un campo di forze in grado di conferire la massa
alle particelle per interazione diretta.
(2) La
particella bosonica W fu scoperta nel 1983 al CERN
da Carlo Rubbia e Simon Van der Meer e valse loro
il premio Nobel per la fisica, che ottennero l’anno successivo.
Il bosone W è meglio conosciuto come il vettore
della forza debole, che agisce durante le reazioni
di decadimento nucleare.
Sitografia
Compact Muon Solenoid Outreach Activities
http://cmsinfo.cern.ch/outreach/ [1]
Sito ufficiale dell'esperimento CMS
Compact Muon Solenoid - Da Wikipedia,
l'enciclopedia libera.
http://it.wikipedia.org/wiki/Compact_Muon_Solenoid [2]
Pagina divulgativa di Wikipedia sull'esperimento
CMS
Atlas Experiment
www-atlas.lbl.gov [3]
LHC - The Large Hadron Collider
http://lhc.web.cern.ch/lhc/ [4]
ALICE - A Large Ion Collider Experiment
http://aliceinfo.cern.ch/Public [5]
LHC-b - Large Hadron Collider beauty
experiment
http://lhcb-new.web.cern.ch/LHCb-new/Public/Public_Home.htm [6]
Bibliografia
Comunicato Stampa INFN del 28 Febbraio
2007
"Ecco il
super magnete di Ginevra"
www.infn.it/news/news.php?id=405 [7]
"Le Scienze",
N.463, Marzo 2007
"Stringhe alla prova dei fatti",
Stefano Pisani
Phys. Rev. Lett. 98, 041601 (2007)
"Falsifying
Models of New Physics via WW Scattering"
Per approfondire
Modello Standard
Scienza per
tutti – Il Modello
Standard
http://scienzapertutti.lnf.infn.it/main5.html [8]
Particella di Higgs
Arnoldo Mondadori Editore, 1996
"La particella di Dio",
Leon Lederman e D. Teresi
Teoria delle stringhe
Einaudi, 1999
"L'universo elegante",
Brian Greene
Di Renzo Editore, 2006
"L'arte della fisica: Stringhe,
superstringhe, teoria unificata dei campi",
James Gates
