di Luca Mazzucato

Eppur si muove: nonostante le infinite iatture fin qui incontrate, lunedì notte il Large Hadron Collider del CERN di Ginevra ha effettuato la prima collisione tra protoni all'energia di 500 miliardi di elettronvolt. Fino a Natale in fase di collaudo, dal 2010 l'acceleratore più potente mai costruito comincerà a svelare i misteri della struttura dello spazio e del tempo. Ma come in un romanzo di Philip Dick, alcuni credono che un segnale dal futuro ne saboterà il funzionamento...

In due parole, lo scopo di LHC consiste nel far girare in tondo ad una velocità prossima a quella della luce due fasci di protoni lungo un cerchio di ventisette chilometri. In due punti lungo il cerchio, i due fasci opposti di protoni vengono fatti scontrare, sprigionando un'energia mai raggiunta prima e facendosi beffe del celebre detto degli Acchiappafantasmi: “Mai incrociare i flussi!”

Rovistando tra le macerie di questo scontro titanico, grazie a degli enormi rivelatori i fisici teorici sperano di trovare le tracce del famoso bosone di Higgs, l'ultima particella mancante per confermare il nostro racconto del mondo microscopico. Proprio come un fantasma, infatti, il bosone di Higgs è riuscito ad eludere tutti i tentativi di osservazione compiuti finora all'acceleratore Tevatron di Chicago.  LHC supererà in potenza il collega del Fermilab di quasi un fattore dieci e lo manderà in pensione dopo oltre vent'anni di attività.

Pronto per l'uso nell'estate 2008, LHC subì un primo catastrofico intoppo nel settembre dello scorso anno, quando una perdita di sei tonnellate di elio liquido dal sistema di raffreddamento dei magneti superconduttori danneggiò seriamente l'acceleratore, costringendo i tecnici a una sosta forzata di un anno intero.

L'origine di questo problema permette di capire una caratteristica straordinaria di LHC. Per far girare in tondo i protoni, che hanno carica elettrica positiva, é necessario forzarli con un campo magnetico. Più veloci i protoni, più potente il campo magnetico. Per produrre un campo magnetico si può usare della corrente elettrica, come succede per le elettrocalamite degli sfasciacarrozze. Quando la corrente elettrica scorre nei soliti cavetti di rame, li surriscalda, disperdendo calore a causa della loro resistenza. Il campo magnetico che bisogna produrre per costringere i protoni dentro al cerchio di LHC è enorme: tanto che la corrente necessaria per generarlo fonderebbe qualsiasi materiale esistente in natura.

Con un'eccezione: si tratta di un tipo di materiali dalle caratteristiche inverosimili, chiamati superconduttori. I superconduttori trasportano corrente, ma a differenza del doppietto di rame non possiedono alcuna resistenza e dunque non si surriscaldano e possono far andare l'acceleratore. L'unico problema è che questi materiali restano nello stato superconduttore solo a temperature molto basse ed è dunque necessario raffreddare i magneti con l'elio liquido a temperature (LHC è il luogo più freddo di tutto l'universo).

Un corto circuito ha bucato i contenitori di elio liquido causandone la fuoriuscita e bloccando la macchina per un anno. D'altra parte, il balzo tecnologico nello studio dei superconduttori, che ha permesso la realizzazione di LHC, avrà certamente grosse applicazioni nell'efficienza energetica: forse non è distante il momento in cui potremo trasportare elettricità senza alcuna perdita.

Il più recente intoppo subito dall'acceleratore di particelle è stato causato all'inizio di novembre da una baguette. Ricordate la celebre scena di Guerre Stellari in cui Luke Skywalker, guidato dalla Forza, riesce a centrare con un missile il condotto di raffreddamento della Morte Nera? Ebbene, un uccello ribelle in volo sopra le campagne francesi è riuscito a replicare l'impresa, centrando con un pezzo di baguette un punto sensibile di un macchinario esterno, causando un improvviso riscaldamento di LHC che ha portato al blocco di tutta la struttura. La notizia è confermata dal Dr. Mike Lamont, uno dei responsabili dell'esperimento.

Che LHC sia la macchina più potente e complessa mai concepita dall'ingegno umano è senz'altro vero. E' dunque inevitabile che nella fase di costruzione e di collaudo si applichi senza eccezioni la legge di Murphy: tutto quello che può rompersi si romperà. Ma un celebre fisico teorico danese, Holger Nielsen, del Niels Bohr Institute di Copenhagen, si è spinto oltre, formulando una teoria che invoca una sorta di censura cosmica, all'origine del “sabotaggio” della preziosa macchina.

La teoria è tanto balzana quanto suggestiva (anche se è di qualsiasi riscontro). Secondo Nielsen, qualche fenomeno fisico a noi (ancora) sconosciuto ci impedisce di creare il bosone di Higgs, una vera e propria forma di censura cosmica. Siccome LHC è stato progettato proprio con lo scopo di produrre e studiare questa particella nel futuro, questo fenomeno fisico sconosciuto sarebbe responsabile di quello che nel passato, cioè ora, sembra una serie incredibile di coincidenze e sfortune, ma il cui risultato finale è evitare che il bosone di Higgs veda la luce.

Gli aneddoti a favore di questa tesi sono numerosi. Prima dell'avvento di LHC, gli Stati Uniti avevano iniziato la costruzione del colossale Superconducting Super Collider, disegnato per produrre il bosone di Higgs e ben quattro volte più potente di LHC. Dopo aver speso due miliardi di dollari e scavato un enorme tunnel vicino a Dallas, in Texas, il Congresso americano chiuse l'esperimento, dirottando i fondi verso il progetto della Stazione Spaziale Internazionale: il bosone di Higgs dovrà aspettare. Nonostante anni di caccia forsennata, l'acceleratore Tevatron del Fermilab non è mai riuscito a produrre un solo bosone di Higgs, anche se l'ha cercato quasi ovunque (tranne nell'ultimo angolino buio dove punterà la luce LHC). Poi è accaduto l'episodio dell'elio liquido l'anno scorso, ora anche il mondo animale prova a mettere le baguette tra le ruote.

Ma per fortuna i cocciuti scienziati del CERN non si sono fatti intimidire e lunedì notte hanno infine puntato i due fasci di protoni uno contro l'altro, portando a termine con successo la prima collisione. Tutto è andato come previsto: la fase più critica dell'esperimento è dunque passata. L'energia sprigionata è per il momento molto inferiore a quella che servirà, a regime, per produrre l'Higgs. Finito il breve periodo di collaudo degli strumenti, entro i primi mesi del 2010 LHC aumenterà progressivamente l'energia, cominciando i primi esperimenti veri e propri.

I continui ritardi subiti dal progetto (oltre tre anni), oltre ad avere un costo elevato, hanno avuto una ricaduta pesante sulla principale forza motrice del CERN: gli studenti di dottorato. Centinaia di dottorandi che hanno costruito la macchina e attendono i primi dati si trovano in una situazione molto difficile. La maggior parte delle istituzioni europee richiede una durata massima di tre o quattro per scrivere una tesi di dottorato: chi aveva puntato sulla partenza dell'acceleratore nel 2006, posticipata di volta in volta fino al 2010, si è ritrovato con un pugno di mosche in mano e problemi a concludere il dottorato. Sono in molti dunque a sperare che questa sia la volta buona e, finito l'attuale collaudo, arrivino i primi risultati. A meno che non abbia ragione Nielsen e qualcuno lassù proprio non sopporti la vista del bosone di Higgs.