Cern: iniziato il viaggio alla ricerca dei primi istanti del Big Bang

Un altro passo indietro nel tempo, arrivando a un soffio da Big Bang. Dopo la riaccensione, lo scorso giugno, all’energia record di 13.000 miliardi di elettronvolt (TeV) del superacceleratore LHC e i primi mesi di raccolta dei dati generati dalle collisioni di protoni, al CERN di Ginevra è iniziata una nuova fase sperimentale. All’interno della beam pipe di LHC, la pista magnetica di 27 km di circonferenza a 100 metri di profondità al confine tra Francia e Svizzera, sono iniziate le prime collisioni tra ioni piombo a 5 TeV per nucleone, un’energia quasi doppia rispetto a quella usata durante la prima fase di attività dell’acceleratore. Nuovo ciclo di collisioni  Ultimata la fase di collisione protone-protone a 13 TeV, parte così ufficialmente un nuovo ciclo con collisioni tra ioni pesanti, ioni di piombo composti da 82 protoni e 126 neutroni.

Per un mese verranno raccolti i dati di queste nuove collisioni da parte dei quattro esperimenti di LHC, enormi macchine fotografiche grandi come cattedrali gotiche, in corrispondenza delle quali avvengono le collisioni di ioni che circolano nell’anello in direzioni opposte, quasi alla velocità della luce. “Esploreremo la materia a uno stadio molto precoce del nostro universo” “È tradizione far collidere gli ioni per circa un mese ogni anno come parte del programma di ricerca di LHC. Quest’anno, però, è speciale – afferma Rolf Heuer, direttore generale del CERN -, perché raggiungiamo una nuova energia ed esploreremo la materia a uno stadio molto precoce del nostro universo”. Le collisioni di ioni permetteranno infatti ai fisici del CERN – tra i quali circa 1500 italiani, la metà dei quali coordinati dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – di studiare uno stato della materia denominato plasma di quark e gluoni. Si tratta di una zuppa di particelle esistita brevemente pochi milionesimi di secondo dopo il Big Bang.

Nuovo viaggio di scoperta Particolarmente entusiati della nuova fase di LHC sono i fisici dell’esperimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment), che è stato specificamente progettato per lo studio di queste collisioni tra nuclei. “I fisici dell’INFN hanno un ruolo chiave nell’avvio di questa fase di run con gli ioni – afferma Paolo Giubellino, spokesperson di ALICE, della sezione INFN di Torino – Sono numerose le questioni molto calde da affrontare con le collisioni di ioni per le quali il nostro esperimento è stato specificatamente disegnato e poi migliorato durante la fase di shutdown. L’intera collaborazione si sta preparando con grande passione per questo nuovo viaggio di scoperta”.   Superata la barriera di 1000 TeV “L’energia totale di collisione di ioni piombo è di 1045 TeV e sfonda simbolicamente la barriera di 1000 TeV o 1 PeV (Peta elettronvolt). Si hanno, quindi, 5,02 TeV per ciascuna collisione nucleone-nucleone, la più alta mai raggiunta in laboratorio in collisioni tra nuclei”, aggiunge Federico Ronchetti, dei Laboratori Nazionali INFN di Frascati e responsabile delle operazioni di presa dati di ALICE (Run Coordinator).

Campioni di dati fondamentali “Le collisioni di nuclei all’energia dell’LHC ci permetteranno di ricreare, per un tempo infinitesimale, un sistema in condizioni analoghe a quelle presenti nei primi milionesimi di secondo di vita dell’universo, e di studiarne le proprietà in laboratorio – sottolinea invece Federico Antinori, Physics Coordinator di ALICE, della sezione INFN di Padova – Stiamo raccogliendo dati di ottima qualità, a un’energia di collisione mai ottenuta prima. Questo campione di dati sarà fondamentale per due ragioni. Prima di tutto, permetterà di effettuare test cruciali a una nuova energia per le predizioni dei modelli teorici sviluppati per descrivere le misure fatte a energia più bassa. In secondo luogo, ci attendiamo campioni statistici molto più estesi di quelli raccolti finora, che permetteranno misure a precisioni finora mai raggiunte”.

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Scritto da Magazine Donna il 27/11/2015 5:08

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