CERN

Il CERN si trova a nord della città, a circa mezzora dal centro. Per arrivarci si deve prendere il tram 14 o 16 fino ad Avanchet e poi, da lì, un bus il cui capolinea è l'entrata del CERN. A due passi c'è il confine con la Francia e le strade interne all'istituto prendono il nome di diversi fisici: c'è Rue A. Einstein, Rue W. Pauli, Rue A. Salam, Rue J. C. Maxwell e molte altre. Tutt'intorno ci sono delle splendide colline coltivate, fattorie e recinti per gli animali: un tipico paesaggio svizzero. Ma questo spettacolo è interrotto da grandi pilastri dell'alta tensione, che portano l'elettricità necessaria al funzionamento degli acceleratori.

La visita guidata è così strutturata: una breve introduzione di mezzora sul CERN e sugli esperimenti che si fanno, seguita poi da una visita di un'ora a due acceleratori above ground e da un'altra ora dedicata alla visita di un laboratorio in territorio francese dove vengono testati i magneti del LHC.
Della prima mezzora non c'è niente da dire che non abbia già detto io nelle pagine di questo blog. Le cose interessanti cominciano nell'edificio 150: qui infatti c'è il famoso acceleratore lineare LINAC, il primo costruito e il primo a fornire importanti risultati. Oggi questo acceleratore non è più usato per esperimenti, ma è molto importante, dal momento che è qui dove vengono per la prima volta immessi e accelerati i protoni che poi, dopo qualche passaggio, finiscono nel nuovo LHC. Infatti si tratta di un'accelerazione a cascata: tutto parte da delle bombole di idrogeno, dalle quali, mediante appositi separatori di carica, vengono separati i protoni dagli elettroni.

I primi vengono così immessi nel LINAC che imprime loro una prima accelerazione; poi vengono fatti circolare nel PS (Proton Synchrotron), un acceleratore circolare; sucessivamente passano al SPS (Super Proton Synchrotron) e, dopo alcuni cicli, entrano nel LHC dove, in qualche minuto, raggiungono la velocità di 0.99c e un'energia di 7 TeV. Tutto questo è illustrato egregiamente in questa pagina.

La visita prosegue di fianco al LINAC, dove c'è il LEIR (Low Energy Ions Ring), un piccolo acceleratore circolare la cui funzione è quella di nutrire LHC di nuclei leggeri, dal momento che esso potrà far circolare anche queste particelle. Curioso che il LEIR non sia circolare ma un quadrato con gli spigoli smussati.

Si riprende il bus in direzione del confine francese; lo si attraversa e, dopo qualche centinaio di metri, si svolta a destra per andare a visitare il luogo dove vengono testati i magneti superconduttori, che verranno poi installati nell'LHC - anche se in effetti LHC è completo, c'è un buon numero di magneti di riserva. Qui, quindi, i tubi vengono testati: vengono raffreddati con elio liquido fino a raggiungere una temperatura di 1.9 K (-271° C) e viene creato il vuoto al loro interno.

Perché vengono raffreddati? Semplice: le correnti elettriche necessarie al funzionamento dei magneti sono talmente alte (qualche centinaio di migliaia di ampère) che i cavi prenderebbero fuoco. Quindi servono temperature estremamente basse e materiali in grado di condurre egregiamente l'elettricità.

Un magnete superconduttore, appunto. Questi magneti sono di due tipi: dipoli o quadrupoli. In LHC ogni tre dipoli c'è un quadrupolo. In questa fase viene anche testato il campo magnetico all'interno delle due cavità dove circolano gli adroni, in quanto deve essere estremamente costante nel tempo.

A questo punto la visita termina: in totale è durata tre ore e devo dire che è stata piuttosto interessante. Perlomeno ho visto e toccato con mano cose che finora avevo soltanto letto nei libri o in internet. Poi, non pensavo, ma è stato anche istruttivo: mi sarei aspettato qualcosa di molto più banale e frivolo, invece devo dire che ho appreso qualcosa in più. Anche perché mentre il tizio spiegava delle cose a proposito del bosone di Higgs (un classico), vedevo lo smarrimento totale negli occhi delle persone. Un tizio inglese, anzi gallese, sui 16-17 anni ad un certo punto ha chiesto "ma come mai se il bosone di Higgs, che è responsabile della massa delle particelle ed ha una massa così elevata, può generare particelle di massa nulla?".
Simmetria, avrei voluto rispondere. La guida ha semplicemente liquidato la cosa dicendo "the theory says that it can".

Foto 1: dipolo superconduttore posto all'entrata del CERN. Non è un imitazione: è un vero dipolo.
Foto 2: sala di controllo del LINAC.
Foto 3: il LINAC.
Foto 4: il LEIR
Foto 5: un dipolo smontato e collegato alla macchina per il test.
Foto 6: due dipoli collegati alla macchina per il test.
Foto 7: dipolo smontato: si notano i due tubi centrali dove scorrono le particelle. Gli altri tubi sono cavi e tubi per la circolazione dell'elio liquido.