RASSEGNA STAMPA

30 LUGLIO 2001

Luciano Maiani, direttore del Cern di Ginevra: il suo sogno è organizzare una mostra di antimateria. Impresa non del tutto agevole se si pensa che qualsiasi contatto dell’antimateria, anche solo un milionesimo di grammo, con il nostro mondo, composto di materia, provocherebbe una esplosione infinitamente superiore a quella della bomba atomica ad Hiroshima.
Che razza di sogno direte. Ma, un momento, che cos’è l’antimateria e perché uno scienziato come Maiani, di assoluto altissimo livello internazionale, ci dice, scherzando, ma nemmeno troppo, una cosa del genere? Per capirlo siamo andati per l’appunto a Ginevra, in Svizzera, sede del Cern.
Il Centro Europeo di Ricerca Nucleare è il centro di ricerca sulla fisica delle particelle più grande del mondo. E’ stato fondato nel 1954 da dodici Stati, che sono poi diventati venti. Vi lavorano in media settemila scienziati (poco meno degli operai della Fiat) provenienti da cinquecento Università, di ottanta diverse nazionalità. Il Cern è a pochi chilometri dal centro di Ginevra, almeno gli edifici principali. A prima vista somiglia al campus di un’università americana. Atmosfera assolutamente informale, gente sdraiata sui prati, facce d’ogni colore, molti giovani, ma non mancano nemmeno le lunghe barbe bianche. I laboratori però si estendono parecchio, fino in Francia, fino ai piedi della catena dei monti Giura. Ce ne accorgiamo abbastanza presto perché, per visitarne alcuni, dobbiamo attraversare più volte in una giornata il confine di Stato. E la Svizzera, attenzione, non è nell’Unione Europea...
Gli scienziati al Cern hanno la fortuna di potersi occupare di scienza pura. Ossia di potersi chiedere: cos’è la materia? Da dove viene? Che cosa la tiene insieme tanto da farne quegli oggetti complessi che sono le stelle, i pianeti, gli esseri umani? Ma come fanno praticamente? Uno degli "strumenti" che adoperano gli studiosi sta a cento metri sottoterra. Dobbiamo prendere più di un ascensore per scendere tanto in fondo. Qui c’è uno degli acceleratori di particelle del Cern: un tunnel del diametro di circa cinque metri che scorre circolarmente per 27 chilometri. Ci muoviamo su moto elettriche, seguendo un tubo in cui vengono accelerate le particelle le une contro le altre a una velocità molto vicina a quella della luce. Queste particelle sono contenute negli atomi.
Gli atomi sono fatti del 99,99% di vuoto. Le particelle di cui stiamo parlando riempiono il rimanente 0,01%. Per capire di che dimensioni stiamo parlando, lo spessore di un capello contiene all’incirca un milione di atomi. Gli acceleratori hanno la funzione di microscopi molto particolari per poter "vedere" questi oggetti così piccoli. Attorno ai punti dove avvengono le collisioni ci sono dei rivelatori che registrano quello che succede. Sono come delle enormi cipolle, grandi quanto una casa, che contengono una quantità di strumenti elettronici ultrasofisticati che rilevano e misurano le tracce lasciate dalle particelle.
"In quattro punti distinti - spiega il professor Maiani - i fasci di particelle si incontrano provocando delle collisioni di altissima energia. Si producono così delle condizioni che esistevano nel nostro universo solo nei primi secondi del Big Bang. Ora, secondo la famosa formula di Einstein E=MC˛, quando si hanno delle concentrazioni di energia così importanti, si possono produrre delle particelle che prima non esistevano. L’energia si trasforma in materia. Noi cerchiamo delle particelle per ora soltanto ipotizzate, ma ancora mai viste. Se riusciremo ad osservarle tenteremo di studiare le loro proprietà".
Ma che senso ha studiare queste particelle? I motivi sono più di uno. In linea di massima il motivo di fondo è capire come siamo fatti e come è fatto l’universo. Tutto nell’universo, noi compresi, è composto di particelle.
Ma i quesiti a cui dare una risposta sono tanti. Fra questi il maggior problema della fisica contemporanea: cercare di far concordare cioè la teoria gravitazionale di Einstein con la fisica dei quanti.
"Cerchiamo una categoria di particelle molto affascinanti - dice Maiani -. Sono le cosiddette particelle supersimmetriche. Dovrebbero essere il ponte tra le teorie attuali delle forze microscopiche e la gravità. Uno degli obiettivi dei prossimi anni è infatti quello di tentare di armonizzare la relatività generale con la meccanica quantistica: le due più belle invenzioni concettuali del nostro secolo. Con queste macchine si può anche approfondire la ricerca delle differenze fra materia e antimateria - continua Maiani -. Stiamo già producendo una certa quantità di antiatomi, di antiidrogeno".
Cos’è l’antimateria di cui ci parla Maiani? L’antimateria non esiste nel mondo della nostra esperienza quotidiana, ma all’inizio dell’universo probabilmente era tanto importante quanto la materia.
Al Cern la producono, anche se ancora in piccolissima quantità, accelerando e facendo collidere gli atomi fra loro. La possibilità dell’esistenza di antimateria, cioè di un mondo al contrario, come visto allo specchio, con le cariche elettriche delle particelle con segni opposti a quelli della materia ordinata, fu intuita dal fisico inglese Paul Dirac nel 1928. Oggi questo mondo al contrario è stato trovato nell’infinitesimamente piccolo, a livello dei quanti. La prima dozzina di atomi di antimateria sono stati prodotti da un fisico tedesco, Walter Oelert, nel settembre del 1995, con un esperimento che si avvaleva di antiprotoni, delle particelle, anche queste inesistenti in natura, prodotte al Cern.
"Un altro dei nostri obiettivi - continua Maiani - è la comprensione dei primi istanti dell’universo. Non tanto per poter dire che capiamo cosa è successo 13 miliardi di anni fa, quanto perché ormai crediamo che quei primi istanti che ancora non riusciamo a comprendere siano stati determinanti per la formazione dell’universo come lo conosciamo adesso. Le galassie, i grandi agglomerati di galassie, e la massa oscura che c’è intorno sono il risultato di quei semi che sono stati lanciati in quei primi istanti. Se pensiamo che l’universo sia nato da un’esplosione caldissima, la cosa più ragionevole da dire è che in questa esplosione si è prodotta tanta materia quanta antimateria. E questo lo osserviamo nelle collisioni che provochiamo con le nostre macchine. Tuttavia l’universo attuale, per quello che vediamo, sembra essere fatto esclusivamente di materia. Alcuni fisici negli anni Sessanta, il primo è stato Andrei Sacharov, hanno ipotizzato che la piccola asimmetria fra il comportamento di materia e antimateria che si osserva in laboratorio, sia responsabile di questa gigantesca asimmetria per la quale tutte le galassie che noi vediamo sono fatte esclusivamente di materia. E’ questa la spiegazione? Non lo sappiamo ancora. E’ probabile che sia così, vedremo. Ma questo è il bello della fisica, che è un po’ diversa dalla matematica, perché contiene degli elementi di complessità che la matematica non possiede".
Queste asimmetrie del comportamento delle particelle subnucleari sono talmente piccole che sono difficilissime da misurare. "E’ anche possibile che ci sbagliamo e che con l’acceleratore che stiamo costruendo, ancora più potente, scopriremo che le nostre idee sulle particelle elementari sono fortemente sbagliate. Potremmo ad esempio scoprire che i quark sono composti, così come negli anni 50 si è scoperto che il protone aveva una struttura interna: non molti se lo aspettavano. Oppure potremmo scoprire che c’è una quantità di nuove particelle, e allora partirebbe una nuova ricerca, e nuove teorie...".

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vedi anche Cultura-Impresa scientifica