CERN

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.

L'area che ospita il CERN tra Francia e Svizzera. È evidenziato il tracciato dell'acceleratore LHC.

Il CERN, European Organization for Nuclear Research, (storicamente il nome è l'acronimo di Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), è il più grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle. Si trova al confine tra Svizzera e Francia alla periferia ovest della città di Ginevra. Qui i fisici cercano di esplorare i segreti della materia e le forze che regolano l'universo. La convenzione che istituiva il CERN fu firmata il 29 settembre 1954 da 12 stati membri. Oggi fanno parte del CERN 20 stati membri più alcuni osservatori anche extraeuropei.

Il CERN esiste soprattutto per fornire ai ricercatori gli strumenti necessari per la ricerca in fisica delle alte energie attraverso complessi esperimenti. Questi strumenti sono principalmente gli acceleratori di particelle, che portano le particelle ad energie molto elevate e i rivelatori che permettono di scoprire nuovi tipi di particelle che si creano durante le collisioni.

[modifica] L'acronimo

L'acronimo deriva dalla storia del CERN, infatti dopo la seconda guerra mondiale si sentì il bisogno di fondare un centro europeo all'avanguardia per la ricerca, per ridare all'Europa il primato nella fisica, dato che in quegli anni i principali centri di ricerca si trovavano tutti negli Stati Uniti. A questo scopo venne riunito un consiglio di scienziati, che decise in seguito di costruire il laboratorio.

C'è un po' di confusione a proposito del vero significato della prima lettera dell'acronimo, tanto che informalmente viene modificato in Centre Européen pour la Recherche Nucléaire (Centro Europeo per la Ricerca Nucleare). Tuttavia la ragione sociale del CERN è da molti anni European Organization for Nuclear Research.

[modifica] Il complesso degli acceleratori

Il complesso degli acceleratori del CERN (non in scala)

Il complesso degli acceleratori del CERN comprende sei acceleratori principali

Due acceleratori lineari che generano particelle a basse energie, che successivamente vengono immesse nel PS Booster. Uno fornisce protoni, l'altro ioni pesanti. Sono noti come Linac2 e Linac3, rispettivamente.
Il PS Booster, che aumenta l'energia delle particelle generate dagli acceleratori lineari prima di iniettarle negli acceleratori successivi.
Il Proton Synchroton da 28 GeV (PS), costruito nel 1959.
Il Super Proton Synchrotron (SPS), un acceleratore circolare di 2 km di diametro, costruito in un tunnel, che iniziò a funzionare nel 1976. Originariamente aveva un'energia di 300 GeV, ma è stato potenziato più volte. Oltre ad avere un proprio fascio per esperimenti a bersaglio fisso, ha funzionato come collisionatore protone-antiprotone e per accelerare elettroni e positroni, che venivano poi iniettati nel Large Electron Positron (LEP) collider.
Isotope Separator On-line (ISOLDE), che è usato per studiare nuclei instabili di isotopi molto pesanti

[modifica] Successi scientifici

Alcuni importanti successi nel campo della fisica delle particelle sono stati possibili grazie agli esperimenti del CERN. Per esempio:

La scoperta della corrente neutra nel 1973 nella camera a bolle Gargamelle.
La scoperta dei bosoni W e Z nel 1983 negli esperimenti UA1 e UA2.

Nel 1983 il premio Nobel per la fisica fu assegnato a Carlo Rubbia e Simon van der Meer per questa scoperta.

Nel 1992 il premio Nobel per la fisica fu assegnato a Georges Charpak "per l'invenzione e lo sviluppo dei rivelatori di particelle, in particolare della camera proporzionale multifilo".

[modifica] LEP

Il Large Electron Positron (LEP) collider è stato il progetto principale al Cern dal 1989 al 2000. Questa macchina è stata in grado di accelerare elettroni e positroni a velocità prossime a quelle della luce. L’acceleratore è stato costruito in un tunnel sottoterra di 27 Km ed è composto da magneti che sono posti lungo tutto il tunnel. Lo scopo di questo progetto è stato osservare cosa succede quando si scontrano elettroni e positroni. Fino alla fine del 1995, l’obbiettivo del LEP è stato studiare la particella Z0 (LEP1): dal 1995 in poi l'energia è stata gradualmente aumentata per studiare la produzione di coppie di W+W- e per portare avanti la ricerca della particella di Higgs e di nuovi fenomeni al di là del metodo standard. Ci sono infatti forti ragioni teoriche per aspettarsi che tutta una nuova fisica si debba aprire ad energie non troppo più alte della massa dell'Higgs. Il bosone Higgs, se esiste, è la causa dell’esistenza della materia. I risultati principali di LEP sono stati:

Dimostrare che esistono solo 3 neutrini
Verificare che il bosone Higgs può esistere veramente
Uno studio approfondito sul bosone Z0 responsabile dell’interazione debole
Misurare la massa del bosone W

Il lep ha lavorato grazie a dei grossi detector, il principale è il detector Delphi. Il detector è rivestito di particolari tegole con dei sensori che rilevano l’ampiezza del cono causato dall’effetto Cherenkov, quando una particella attraversa uno spazio denso lascia una traccia a forma di cono, la cui ampiezza dipende dalla particella. Questi sensori costituiti da magneti rilevano solo particelle cariche, anche per questo non sono stati ancora individuati i neutrini.

[modifica] LHC, l'acceleratore del futuro

La costruzione del rivelatore CMS

Gran parte del lavoro che viene svolto oggi al CERN è finalizzato alla costruzione del Large Hadron Collider (Grande collisionatore di adroni) e alla preparazione degli esperimenti collegati. Il progetto dovrebbe essere completato e operativo nel 2007. L'acceleratore viene costruito all'interno dello stesso tunnel circolare di 27 km di lunghezza in precedenza utilizzato dal LEP (Large Electron Positron collider), che ha smesso di funzionare nel novembre 2000.Il complesso di acceleratori PS/SPS verrà utilizzato per pre-accelerare i protoni che in seguito verranno immessi nell'LHC. Il tunnel si trova a 100 m di profondità in media, in una regione compresa tra l'aeroporto di Ginevra e i monti Giura. Cinque diversi esperimenti (CMS, ATLAS, ALICE, LHCb e TOTEM) sono in fase di costruzione, ognuno di essi studierà le collisioni tra particelle con metodi diversi e facendo uso di tecnologie differenti.

Al momento della collisione, l'energia raggiunta all'interno dell'LHC sarà di 14 TeV. L'acceleratore necessiterà di un fortissimo campo magnetico per mantenere il fascio nella traiettoria dei 27 km e sarà utilizzata la tecnologia dei superconduttori. La progettazione dell'LHC è un lavoro che richiede una precisione straordinaria, basti pensare ad esempio che è necessario tenere conto dell'influenza della forza di attrazione gravitazionale esercitata dalla Luna sulla crosta terrestre.

[modifica] Dove è nato il Web

immagine del primo browser web

Il World Wide Web è nato al CERN nel 1989, da un'idea di Tim Berners-Lee. Nacque come progetto marginale nel 1980 chiamato ENQUIRE basato sul concetto dell'ipertesto (anche se Berners-Lee ignorava ancora la parola ipertesto). Con lo scopo di scambiare efficientemente dati tra chi lavorava a diversi esperimenti è stato introdotto al CERN nel 1989 con il progetto WordWideWeb, il primo browser sviluppato sempre da Berners-Lee. Inoltre Tim Berners-Lee sviluppò le infrastrutture che servono il Web e cioè il primo web server.

Il 30 aprile 1993 il CERN annunciò che il World Wide Web sarebbe stato libero per tutti. Una copia della prima pagina web, creata da Berners-Lee, è disponibile qui.

Nel 1993 la NCSA rilasciò il primo browser grafico, Mosaic. Da quel momento lo sviluppo del www fu inarrestabile.

[modifica] Un laboratorio di pace

Al CERN persone da tutte le parti del mondo si incontrano, collaborano, discutono; riescono a lavorare insieme persone provenienti da paesi in guerra tra loro (israeliani e palestinesi ad esempio, ma dicono che è un successo riuscire a far collaborare anche francesi ed inglesi). In questo senso il CERN è un laboratorio di pace.

Il CERN è stato fondato meno di 10 anni dopo la costruzione della bomba atomica. Penso che l'esistenza della bomba abbia avuto una grande importanza nel rendere possibile il CERN. L'Europa è stata teatro di violenti guerre per più di duecento anni. Adesso, con la fondazione del CERN, abbiamo qualcosa di diverso.
Spero che gli scienziati al CERN si ricordino di avere anche altri doveri oltre che proseguire la ricerca nella fisica delle particelle. Essi rappresentano il risultato di secoli di ricerca e di studio per mostrare il potere dello spirito umano. Quindi mi appello a loro affinché non si considerino tecnici, ma guardiani di questa fiamma dell'unità europea, così che l'Europa possa salvaguardare la pace nel mondo.

(Isidor Isaac Rabi, al trentesimo anniversario del CERN (1984))