Il CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) venne fondato nel 1954 da diversi Paesi europei, tra cui Francia, Svizzera, Italia, Germania, Belgio, Danimarca, Norvegia, Svezia, Paesi Bassi, Grecia, Gran Bretagna.

Si tratta del più grande laboratorio per la ricerca sulla Fisica delle Particelle del mondo. Per rendersi conto della sua vastità e della sua importanza, basti pensare che entro i suoi confini vivono e/o lavorano all’incirca ben 11000 persone provenienti praticamente da tutto il mondo: tra di essi possiamo trovare circa 4000 scienziati tra studenti universitari, studenti del dottorato di ricerca, ricercatori senior, appartenenti a 608 istituti di ricerca di 113 Paesi! Il resto delle 11000 persone è costituito da utilizzatori a vario titolo del CERN, addetti alla ristorazione, addetti alla sicurezza, camerieri, personale amministrativo, insomma da tutti quelli che non sono coinvolti direttamente nella ricerca scientifica, ma hanno l’altrettanto importante compito di aiutare e supportare logisticamente gli scienziati nel loro lavoro.

Il CERN gode di un budget di circa 1 miliardo di euro, cui l’Italia contribuisce per il 20%. Essendo esattamente sulla frontiera franco-svizzera, il CERN si trova in condizione di extraterritorialità, per cui non segue le leggi francesi o svizzere, ma gode di un proprio statuto, per cui rappresenta un’entità a sè; per questa ragione ha un suo proprio servizio di polizia interna. In pratica, è un pò in una situazione analoga a quella del Vaticano, che sì è dentro Roma, ma non segue la legge italiana.

Con il gruppo di amici astrofili che già mi ha accompagnato a Roma e a Castel Gandolfo per la visita alla Specola Vaticana, ho avuto l’occasione di visitare il CERN durante la mattinata di sabato 11 gennaio 2014: ad accoglierci presso il Centro Visitatori il dott. Nicola Minafra, che ci ha condotti ad una sala conferenze dove ci ha tenuto una chiacchierata introduttiva sulla ricerca in fisica delle particelle portata avanti al CERN e ci ha proposto un piccolo ripasso di fisica nucleare, giusto per rinfrescare la memoria a chi magari era da parecchio tempo che aveva studiato tali argomenti: infatti il dott.Minafra ci ha parlato brevemente di come è costituito un atomo, dei quark, del Modello Standard delle particelle, che prevede l’esistenza di vari tipi di particelle elementari, che usualmente vengono raggruppate in tre famiglie formate da particelle leggere, i leptoni, (dalla parola greca per “leggero”), e dai quark, che opportunamente raggruppati vanno a formare gli adroni (dalla parola greca per “pesante”). Tra i leptoni troviamo l’elettrone, mentre un protone è un adrone, poichè è formato da due quark di tipo “up” e un quark “down”. Qui sotto ho riportato uno schema del Modello Standard:

Credit: Wikimedia

Dopo questa doverosa panoramica allo zoo di particelle con cui quotidianamente si confrontano i fisici del CERN, il dott.Minafra ci ha detto due parole sul CERN, e in particolare sull’anello di accelerazione di LHC, il Large Hadron Collider: al momento può accelerare le particelle (pacchetti di protoni o “bunch”) fino ad un’energia di 7 Tev, che è all’incirca l’energia cinetica di una zanzara in moto a 40 cm/s, per cui i protoni percorrono l’anello di LHC ad una velocità di 11000 giri/s. Una volta che LHC entrerà a regime, potrà spingere l’accelerazione delle particelle fino a 14 Tev…

Le particelle che viaggiano entro LHC incontrano sul loro percorso 4 grossi esperimenti:

ATLAS, che investiga vari aspetti della fisica: dalla ricerca del bosone di Higgs, peraltro scoperto nel 2012 proprio attraverso ATLAS e CMS, alle dimensioni extra oltre alle tre spaziali e a quella temporale cui siamo abituati, passando per lo studio di particelle che potrebbero essere candidate a materia oscura;

CMS, che, come ATLAS, investiga aspetti della fisica delle particelle simili a quelli di ATLAS, pur essendo costruito in modo diverso; è stato co-protagonista assieme ad ATLAS della scoperta del bosone di Higgs;

ALICE, designato per sudiare la fisica della materia estremamente densa, come il plasma di quark-gluoni, che si trova nelle stelle di neutroni (oggetti estremamente densi derivanti dalle fasi finali dell’evoluzione di stelle molto più massicce del nostro Sole)

LHCb, specializzato nell’investigazione delle piccole differenze tra materia e antimateria attraverso lo studio del quark “beauty”.

Di ATLAS abbiamo potuto visitare il centro di controllo, ospitato in un edificio sulle cui pareti esterne è dipinto un bel murales dell’esperimento, in scala 1:2! All’interno del centro di controllo abbiamo potuto assistere alla proiezione di un filmato in 3D su ATLAS: il video era talmente ben fatto che sembrava davvero di trovarsi all’interno di questo gigantesco rivelatore! Purtroppo non ci è stato possibile scendere nei sotterranei in cui è ospitato ATLAS per motivi di sicurezza, ma siamo comunque rimasti soddisfatti.

Oltre al centro di controllo di ATLAS, abbiamo potuto visitare anche il capannone SM 18 in cui è ospitato il Cryogenic Test Facility, un laboratorio dove vengono testati i vari tipi di magneti superconduttori che formano l’anello di LHC, usato anche per fini didattici: qui dentro uno può trovare vari tipi di magnete, matasse di cavi di rame che possono sopportare correnti di 13000 ampere e capire perchè LHC è rimasto fermo per parecchio tempo qualche anno fa: ciò è avvenuto a causa della rottura di una piastrina metallica a cavallo della giunzione ta due magneti, che ha provocato il surriscaldamento della giunzione stessa e la conseguente perdita della proprietà di superconducibilità,  cioè dell’assenza di resistenza al passaggio della corrente elettrica, dei due magneti a cavallo della giunzione. Questo problema si è allargato a diversi magneti adiacenti, per cui si è resa necessaria una lunga manutenzione per riportare i magneti alla loro temperatura di esercizio ottimale di 1,7 K, molto vicina allo zero assoluto, cioè a 0 K = -273,15°! (E noi che ci lamentiamo che d’inverno fa freddo…)

A completamento della visita al CERN, il Microcosmos, un piccolo museo interattivo ospitato presso il Centro Visitatori, e il Globo, una struttura in legno di fronte al Centro Visitatori dentro cui è possibile assistere alla proiezione “Universe of Particles”e vedere alcune postazioni interattive.

Abbiamo approfittato della nostra permanenza svizzera anche per visitare Ginevra: io non ero mai stata, ma mi è piaciuta molto: si tratta di una città molto tranquilla, ricca di diverse chiese gotiche, tra cui la cattedrale di Saint-Pierre. Ma la cosa che mi ricorderò di più è l’elevato numero di cigni e altri uccelli, tra cui germani e oche selvatiche, presenti nel lago di Ginevra: non ne avevo mai visti così tanti tutti insieme! Una mia amica, che era già stata a Ginevra, mi ha raccontato questo aneddoto: mentre stava fotografando i cigni, uno di essi le è corso incontro con le ali aperte per scacciarla, ma è stata salvata in extremis da un turista giapponese che ha gettato contro il cigno la propria macchina fotografica!

Nonostante il potenziale pericolo rappresentato dai cigni e il rischio di fare indigestione di bosoni di Higgs, penso che ritornerò senz’altro a visitare Ginevra e il CERN…

Le foto delle visite di CERN e Ginevra