Perchè usiamo gli Acceleratori?

Sto notando che, sebbene ci sia entusiasmo per le vicissitudini di LHC e di altre macchine simili, molti non hanno una vera percezione del perchè agli scienziati servano questi oggettini grossi, costosi e fichissimi. Questo porta nel migliore dei casi a un laissez faire "sapranno cosa fanno" , nel peggiore a una immotivata ostilità nei confronti della "Big Science".

La situazione è questa: il nucleo atomico è un oggetto piccolo. 10 mila volte più piccolo degli atomi, che sono le dimensioni a cui può sondare la luce e quindi i mezzi "standard" di cui possiamo dotarci per investigare in modo diretto. Cercare di capire la natura del nucleo atomico e dei suoi componenti quindi è come cercare di capire il funzionamento di una automobile, senza però potersi avvicinare più di 200m.

Come fare quindi per scoprire come funziona un oggetto che non puoi avvicinare? Innanzitutto puoi guardarne l'esterno e tirare a indovinare a cosa possa servire, vedi le ruote, la forma, da cui si possono fare delle ipotesi sul funzionamento "è aerodinamica per andare veloce e spaziosa per portare gente e cose". Ma per scoprire meglio come questo oggetto, fin'ora magico, possa "mettersi in moto" ed essere guidato dovresti aprire il cofano e osservare il volante, senza scavalcare l'ipotetico recinto che la circonda? La cosa più intuitiva che si può fare e farla saltare in aria con un colpo di lanciamissili e poi andare in cerca dei componenti. Dopo N tentativi ti cadrà per le mani un volante, dei brandelli di motore, il serbatoio, una ruota...etc... da cui potere dedurre informazioni basilari interessanti sul funzionamento dell'automobile, come possa avere la potenza per muovere la sua massa, come un autista possa controllarne il movimento...etc... Dopodichè, per capire ancor meglio puoi provare a separare componenti con proiettili sempre più mirati e sempre più potenti per selezionare componenti precisi e brandelli più fini per ricostruire e comprendere mano a mano tutte le magnifiche minuzie che compongono l'automobile.

Per studiare un oggetto complicato sfasciato in mille pezzi e ricostruire questo puzzle è ovvio che serva stipare e analizzare un enorme quantitativo di dati e quindi sviluppare strumenti informatici sofisticati, motivo per cui al CERN è stato sviluppato prima Internet e ora Grid.

Fuor di metafora a questo servono gli acceleratori come GSI (in immagine una chicca: l'interno stesso dell'acceleratore, dentro i magneti, dentro canali di azoto, non il solito corridoietto esterno che vi fanno vedere!) strutture di punta per la fisica del nucleo e LHC famoso acceleratore di particelle. Il primo, grazie alla grande intensità e versatilità può sparare grandi quantitativi proiettili di diverso tipo (da protoni ai pesantissimi nuclei di Uranio o di elementi ancor più esotici) e "giocare con l'automobile" divertendosi a sfasciarla in milioni di modi diversi, riuscendo a creare nuovi elementi superpesanti (quelli con nomi improbabili in fondo alla tavola periodica) e studiandone il processo. Il secondo, con una potenza mai raggiunta prima, può sparare piccoli proiettili in modo estremamente mirato riuscendo a far rinculare "fuori dall'auto" specifici componenti che possono poi essere isolati e studiati. A seconda dei costituienti che si vogliono studiare quindi sarà necessario bombardare con proiettili a più alta o più bassa energia, più massicci o più penetranti e quindi sviluppare macchinari adatti allo scopo, che possono essere giganti come LHC o più modesti (ma non per questo meno fondamentali) come quelli presenti anche in Italia a Legnaro e Catania.

Al di là degli aggettivi roboanti (che ricordo andar sempre presi con le molle, perchè danno un alone magico a qualcosa che, invece, è molto concreto) quindi, queste stupende macchine compiono un lavoro concettualmente semplice: scavalcare il recinto che strumenti di osservazione diretta non possono attraversare, sfasciare l'oggetto di studio nel modo più controllato possibile facendoci arrivare "dei pezzi" e lasciare a noi il compito di studiarlo con potenti strumenti di calcolo.