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Carlo
Rubbia e Simon Van Der Meer trovano i bosoni W e Z, i vettori
della forza debole. La prova definitiva dell'unificazione tra
elettromagnetismo e forza debole. Ecco come appare la particella
Z sui computer del Cern.
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IERI
Per confermare la teoria elettrodebole, secondo la quale elettromagnetismo
e forza debole hanno un'origine comune, gli scienziati dovevano
provare l'esistenza di due particelle, i bosoni W e Z.
Secondo la teoria, queste particelle erano i vettori, cioè
i «trasportatori», della forza nucleare debole.
Per trovare i due bosoni, serviva un nuovo acceleratore più
grande e potente del PS.
Dopo una serie di discussioni fra gli Stati Membri del Cern,
si decise di estendere il sito del Laboratorio al territorio
francese per costruire l'SPS, il Super
Sincrotrone a Protoni, e di utilizzare il PS come iniettore.
Il progetto, che prevedeva la realizzazione di un tunnel sotterraneo
di 7 chilometri di circonferenza a una profondità media
di 40 metri, fu completato in soli 4 anni e il primo fascio
circolò nell'SPS il 17 giugno 1976.
Il programma sperimentale iniziato l’anno seguente continua
fino ai nostri giorni.
Nel 1978, Carlo Rubbia trasformò l'SPS, che fino a quel
momento aveva diretto il suo fascio verso bersagli esterni,
in un collider protoni-antiprotoni.
E proprio grazie a queste collisioni tra protoni e antiprotoni
l’esperimento UA1 di Carlo Rubbia individuò nel
1982 le particelle W e Z.
Fu così definitivamente dimostrata la teoria dell'unificazione
della forza elettromagnetica con la nucleare debole.
Due anni dopo Rubbia vinse il Nobel per la fisica assieme all’ingegnere
Simon Van Der Meer, che collaborò in modo determinante
alla realizzazione dell'esperimento.
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Il
nuovo acceleratore LHC del Cern sarà pronto fra tre anni.
Nella foto, una sezione di Atlas, uno dei revelatori di particelle
di LHC.
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OGGI
Il Cern non si era ancora ripreso dalle emozioni del Nobel,
e già alcuni dei fisici coinvolti nell'esperimento UA1
avevano già cominciato a lavorare sul progetto di un
nuovo collider a protoni molto più grande e potente di
SPS.
Si chiama LHC, Large Hadron Collider, ossia grande collisore
di adroni (tutte le particelle contenenti quark), e quando sarà
pronto, nel 2007, avrà un'energia di 14 TeV,14 migliaia
di miliardi di elettronvolt, un numero enorme rispetto ai 450
miliardi di elettronvolt di SPS.
Occuperà il tunnel di 27 chilometri di circonferenza
costruito per un altro acceleratore del Cern, il LEP.
Anche per LHC lo scopo principale è quello di cercare
un bosone, in questo caso però molto più «ipotetico»
dei bosoni W e Z trovati da Rubbia.
Il Modello Standard, la teoria fisico-matematica che descrive
tutte le particelle che compongono la materia visibile dell’Universo
e le loro interazioni, è stata molto rafforzato dalla
scoperta delle particelle W e Z.
Ma il Modello prevede l'esistenza di un'altra componente chiave,
un elemento che spieghi alcuni misteri ancora irrisolti, come
il meccanismo grazie al quale le particelle acquisiscono massa
o il funzionamento della forza gravitazionale.
La risposta a questi enigmi fondamentali non è ancora
stata trovata, nonostante che il Modello Standard sia ormai
stato provato sperimentalmente.
L'ipotesi più accreditata per spiegare il mistero dell'acquisizione
della massa è quella del meccanismo di Higgs e la ricerca
del fantomatico bosone di Higgs, che ne confermerebbe l'esistenza,
è uno degli obiettivi principali di LHC.
I suoi quattro grandi esperimenti, i rivelatori ALICE, ATLAS,
CMS e LHC-b, che entreranno in funzione a fine 2007, apriranno
una finestra su un mondo ancora inesplorato, quello dell'universo
a un centesimo di miliardesimo di secondo dopo il Big Bang.
Affacciandosi a questa finestra, i ricercatori sperano di ottenere
una spiegazione sulla massa delle particelle fondamentali, sulla
massa mancante e l'energia oscura dell'universo, sul motivo
per cui la materia ha prevalso sull’antimateria e chissà
quale altro mistero che ancora non si può neanche immaginare.
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