Il Cern (Conseil européen pour la Recherche nucléaire, l’organizzazione europea per la ricerca nucleare) corre verso il futuro. Il più grande laboratorio di fisica delle particelle al mondo sta per iniziare la costruzione di un nuovo acceleratore di particelle. Si tratta del Future Circular Collider (FCC), che sarebbe tre volte l’attuale Large Hadron Collider (LHC).
I collider del Cern
All’avanguardia della fisica da anni, il centro di ricerca basato a Ginevra ha a disposizione ben quattro collisori di particelle. Strumenti tanto costosi e ingombranti quanto fondamentali per lo studio della materia e dell’Universo. Un paradosso, dato che i collider sono costruiti ben al di sotto della superficie terrestre.
LHC è ad oggi il più grande al mondo. Si tratta di un acceleratore di adroni (particelle subatomiche con grande forza nucleare interna) costruito a 100 metri di profondità all’interno di un tunnel circolare lungo 27 chilometri. La struttura permette la collisione tra fasci di adroni a velocità elevatissime, con la generazione di energia fino a 14 TeV (teraelettronvolt). Il risultato dello scontro permette di simulare in maniera quanto più accurata possibile le condizioni dello spazio poche frazioni di secondo prima del Big Bang.
Non sono pochi i successi che il pool di scienziati ha raggiunto. Il culmine è stata la scoperta del Bosone di Higgs nel 2012, la cui esistenza fino a quel momento era solo dimostrata a livello teorico. Un enorme passo per la fisica moderna che valse a Peter Higgs il Premio Nobel per la Fisica l’anno successivo. È però da qualche anno che si fatica a compiere ulteriori avanzamenti.
Il progetto del Future Circular Collider
Forse per sbloccare la situazione di stallo, forse parte di una programmazione già avvenuta da tempo. I motivi che stanno dietro al progetto del FCC non sono ancora chiari. Anche perché è ancora in corso il cosiddetto Feasibility study, lo studio di fattibilità. Procedura che dovrebbe concludersi entro il 2025. Giusto in tempo per il 2027, quando si terrà il prossimo aggiornamento della Strategia europea per la fisica delle particelle. Insomma, il via libera totale non c’è ancora stato. Ma nell’ultima riunione, a inizio febbraio 2024, il Consiglio del Cern si è detto «impressionato dai progressi».
L’elaborazione del FCC è iniziata nel 2019, figlia di una collaborazione tra oltre 150 università e istituti di ricerca. Si tratterà di un vero e proprio super-acceleratore di particelle. Entro la struttura, le energie di collisione tra fasci di adroni raggiungeranno i 100 TeV, oltre 6 volte LHC. Per permettere un tale avanzamento è ovviamente necessaria una struttura adeguata. Per questo FCC avrà una struttura anulare lunga 91 chilometri a oltre 200 metri di profondità. E sarà costruito – nella sua prima fase – a partire dal 2030 al di sotto del cantone svizzero e dei dipartimenti francesi dell’Alta Savoia e dell’Ain. Costo: 20 miliardi di dollari.
L’obiettivo è iniziare tutti gli esperimenti di collisione tra elettroni per il 2040, passando poi nel trentennio successivo anche a uno stadio di collider protone-protone. Il tentativo è quello di esplorare le energie diverse in cui potrebbero trovarsi prove dirette della materia oscura e dell’energia oscura. Ambiti ben oltre la portata e le capacità di LHC.
Posizioni contrastanti
La direttrice generale del Cern, Fabiola Giannotti, ha espresso la sua soddisfazione per i progressi del FCC. «L’FCC sarebbe il microscopio più potente mai costruito. Servirà per studiare le leggi della natura alle dimensioni più piccole e alle energie più elevate». Come ha spiegato anche Tara Shears, collaboratrice nel progetto LHC: «È una macchina di prossima generazione: più grande, più veloce, più forte. E ha la capacità di rivelare molti più dettagli sui più piccoli dettagli dell’Universo, cose che con Large Hadron Collider non possono essere studiate».
Non è dello stesso avviso Sabine Hossenfelder del Munich Center for Mathematical Philosophy. «Una macchina del genere effettuerà solo misurazioni migliori. Non credo che sia giustificato un investimento così grande. Finanziare un simile esperimento significherà che molte persone sprecheranno il loro tempo in ricerche che non porteranno ad alcun progresso». E ha poi chiosato: «I fisici delle particelle devono accettare che il loro tempo è finito. Questa è l’era della fisica quantistica».
