Nuovo collisore di atomi sarebbe di gran lunga il più grande al mondo

Sette anni dopo che gli esperimenti al Large Hadron Collider (LHC) – il più grande collisore di atomi al mondo – hanno confermato l’esistenza di una misteriosa particella subatomica nota come bosone di Higgs, i fisici hanno elaborato piani per costruire un collisore ancora più grande.

Il Future Circular Collider (FCC) sarebbe quattro volte più grande e fino a 10 volte più potente del LHC, l’Organizzazione europea per la ricerca nucleare (meglio conosciuta con il suo acronimo francese, CERN) ha annunciato in un rapporto di martedì. Un consorzio internazionale di 23 nazioni membro, il CERN gestisce il Large Hadron Collider e gestirebbe anche l’FCC.

“Il rapporto di progettazione concettuale dell’FCC è un risultato notevole”, ha detto il direttore generale del CERN Fabiola Gianotti in una dichiarazione. “Mostra l’enorme potenziale del FCC per migliorare la nostra conoscenza della fisica fondamentale e per far progredire molte tecnologie con un ampio impatto sulla società.”

Il nuovo collisore, da costruire vicino all’LHC lungo il confine franco-svizzero, espanderebbe significativamente la comprensione della materia e dell’universo da parte degli scienziati, secondo il CERN. Se il progetto andrà come previsto, gli scienziati potrebbero usare il nuovo collisore per andare a caccia di nuove particelle subatomiche entro la metà del secolo.

Il piano per il nuovo collisore, sviluppato da più di 1.000 scienziati di 150 istituzioni di tutto il mondo, prevede una collaborazione multinazionale per costruire un impianto da 24 miliardi di dollari composto da diversi laboratori e un tunnel circolare con una circonferenza di 100 chilometri (62 miglia).

Il piano sarà ora esaminato da un gruppo internazionale di scienziati prima che il consiglio direttivo del CERN decida se andare avanti.

Piccole particelle, grandi macchine

Anche se le particelle che compongono l’universo sono piccole, le macchine necessarie per studiarle devono essere grandi. Solo i grandi collisori possono creare l’enorme energia necessaria per sondare la materia alle scale più piccole. I collisori accelerano protoni, elettroni e altre particelle a velocità prossime a quelle della luce e le fanno scontrare l’una con l’altra nella speranza di scoprire particelle sconosciute tra i detriti.

Dopo la scoperta del bosone di Higgs nel 2012, i fisici che lavorano all’LHC hanno sperato che gli esperimenti successivi potessero offrire indizi di una “nuova fisica” – cioè rivelare particelle precedentemente sconosciute che non fanno parte del cosiddetto Modello Standard della fisica che rappresenta la nostra attuale comprensione della materia che compone tutto nell’universo.

Questo non è successo. Ma gli scienziati sperano che un acceleratore più grande come il Future Circular Collider possa riuscire dove il LHC non è riuscito.

“Per un secolo, gli acceleratori di particelle di energia sempre crescente hanno spinto in avanti le frontiere della nostra comprensione dell’universo e dei mattoni fondamentali di ogni cosa in esso,” Glenn Starkman, un fisico della Case Western Reserve University di Cleveland, ha detto a NBC News MACH in una e-mail. “Ci troviamo in un momento in cui la nostra visione di ciò che si trova al di là delle frontiere attuali è poco familiare e nebulosa; separare quella nebbia richiede una visione coraggiosa e determinazione.”

Perché il costo?

Altri scienziati sono dubbiosi sulla necessità di un nuovo enorme collisore.

“Dato tutto ciò che sappiamo attualmente, non sarebbe un buon investimento”, ha detto in una e-mail Sabine Hossenfelder, un fisico teorico presso l’Istituto di Francoforte per studi avanzati in Germania. “Naturalmente, potrebbe essere che trovi qualcosa di nuovo, se siamo fortunati”, ha detto. Ma data l’incertezza, ha detto che gli scienziati potrebbero ottenere di più investendo invece in telescopi più grandi, nella tecnologia della fusione nucleare o nella ricerca sull’intelligenza artificiale.

David King, un fisico ed ex consigliere scientifico capo del Regno Unito, ha espresso dubbi simili. “Dobbiamo tracciare una linea da qualche parte. Altrimenti ci ritroviamo con un collisore così grande che gira intorno all’equatore”, ha detto alla BBC. “E se non finisce lì, forse ci sarà una richiesta per uno che va fino alla luna e ritorno.”

Ma coloro che sono favorevoli a portare avanti grandi progetti come il collisore proposto sottolineano che la scienza fondamentale spesso porta benefici pratici così come le scoperte scientifiche.

La costruzione e il funzionamento dell’LHC sono stati accreditati con progressi chiave nella tecnologia radio, robotica, informatica, criogenia e molti altri campi. E il World Wide Web – la rete di computer che ti permette di leggere questo articolo – è stato inventato da uno scienziato inglese di nome Tim Berners-Lee mentre lavorava al CERN alla fine degli anni ’80.

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