Perché il CERN vuole costruire un nuovo, enorme acceleratore di particelle da 14 miliardi di Euro
L'acceleratore di particelle Large Hadron Collider (LHC) dell'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) di Ginevra è una macchina straordinaria che ha permesso di fare balzi in avanti significativi nella fisica delle particelle e nella comprensione dell'Universo, principalmente grazie alla scoperta del bosone di Higgs avvenuta nel 2012. Secondo gli esperti del CERN l'enorme acceleratore di particelle circolare, lungo 27 chilometri e costruito a 100 metri di profondità, non è tuttavia sufficiente per rispondere ad altri quesiti fondamentali della fisica, su tutti la spiegazione dell'energia oscura e della materia oscura, che rappresentano ben il 95 percento dell'Universo. Ciò significa che abbiamo compreso molto poco su come funziona effettivamente il cosmo. Per colmare queste lacune è in progettazione l'erede dell'LHC, il Future Circular Collider (FCC), una macchina ancora più grande e potente, che potrebbe – il condizionale è d'obbligo – aiutare gli esperti a rispondere a quelle domande che sono ancora senza risposta.
Come affermato alla BBC da Fabiola Gianotti, fisica romana che dirige il CERN dal 2016, qualora venisse approvato l'FFC sarebbe una “bellissima macchina”. “È uno strumento che consentirà all'umanità di fare enormi passi avanti nel rispondere a domande di fisica fondamentale sulla nostra conoscenza dell'Universo. E per fare ciò abbiamo bisogno di uno strumento più potente per affrontare queste domande”, ha chiosato la scienziata italiana. Del progetto se ne discute sin dal 2013 e, nel corso degli anni, sono stati pubblicati vari documenti su fattibilità, tecnologie da impiegare, infrastrutture, costi e naturalmente ambiziosi obiettivi. Dal punto di vista delle dimensioni e della potenza, l'FCC dovrebbe essere quasi quattro volte più grande – la lunghezza stimata è di oltre 90 chilometri – e permettere l'accelerazione delle particelle fino a far raggiungere loro energie di collisione di 100 TeV, come spiegato in un comunicato del CERN. Tenendo presente che l'LHC non è mai andato oltre gli 8 TeV, sarebbe un incremento della potenza di oltre 10 volte. Ciò, a detta degli esperti, aprirebbe scenari mai visti prima nello studio della fisica della particelle.
Innanzitutto consentirebbe di studiare meglio il bosone di Higgs, una particella elementare – soprannominata erroneamente “particella di Dio” – che conferisce massa alle altre particelle del Modello standard attraverso il campo di Higgs. La sua scoperta nel 2012 grazie all'LHC ha permesso proprio di chiudere il cerchio sul Modello standard, la teoria fisica che, in parole molto semplici, spiega le interazioni tra le particelle elementari. Ma questo modello descrive solo il 5 percento dell'Universo: all'appello mancano proprio l'energia oscura e la materia oscura, due componenti che non possono essere misurate ma la cui presenza può essere dedotta. Dagli effetti gravitazionali per la materia oscura (che occupa il 27 percento dell'Universo) e dall'accelerazione dell'espansione dell'Universo per l'energia oscura, che ne rappresenta il 69 percento. Ora, grazie ai tre super collisori che faranno parte dell'FCC, che sarà in grado di far schiantare ad altissima energia elettroni, ioni e altre particelle, i ricercatori ritengono che possa essere finalmente possibile dare una risposta ai grandi tasselli mancanti della fisica.
Ma non tutti gli scienziati sono concordi sulla possibilità di poter raggiungere questo risultato, che in teoria, due decenni fa, si immaginava potesse essere già conquistato con l'LHC. Ciò che non convince è anche la cifra (mostruosa) necessaria per costruire l'FCC, circa 14 miliardi di Euro per la fase iniziale del progetto, che dovrebbero essere elargiti da tutti i Paesi che fanno parte del CERN. Il professor Sir David King ha affermato alla BBC News che spendere 12 miliardi di sterline per l'FCC sarebbe “sconsiderato”, alla luce dei problemi che il mondo sta affrontando a causa della crisi climatica. “Non sarebbe più saggio incanalare questi fondi per la ricerca negli sforzi per creare un futuro gestibile?”, ha dichiarato l'esperto, che in passato è stato anche consigliere scientifico del governo. Secondo il professor Aidan Robson dell'Università di Glasgow, inoltre, il super acceleratore non dovrebbe essere costruito ad anello come l'LHC, ma rettilineo e più breve; ciò ridurrebbe i costi e permetterebbe di raggiungere velocità superiori, secondo l'esperto.
È chiaro che se gli scienziati del CERN hanno deciso di puntare su un enorme acceleratore circolare lungo oltre 90 chilometri, da costruire ancora più in profondità dell'LHC, ci sono tutte le ragioni e le basi scientifiche per procedere su questo percorso. Il progetto, naturalmente, dovrà essere approvato dalle istituzioni europee, ma la speranza di poter dare risposte ad aspetti così importanti nella comprensione dell'Universo rappresenta sicuramente un incentivo significativo al via libera. L'FCC dovrebbe diventare operativo attorno al 2040, nel caso in cui dovesse essere approvato, ma si ritiene che possa diventare completamente operativo solo alcuni decenni dopo. Basti sapere che, per alcuni degli esperimenti sul tavolo, servono dei magneti talmente potenti che non sono ancora stati realizzati.
