Quale futuro per il CERN?

Articolo a cura di Norma Gaetani d’Aragona di Cirigliano

Cosa sappiamo?

Il Modello standard, caposaldo della fisica moderna, spiega 3 delle 4 interazioni fondamentali e tutte le particelle finora rivelate, dagli elettroni al famosissimo bosone di Higgs. La scoperta di quest’ultimo, valsa ai suoi padri un Nobel per la fisica nel 2013, è stata una delle scoperte che ha segnato l’ultimo decennio. Il bosone di Higgs è stato scoperto grazie a una collaborazione internazionale al CERN nel Large Hadron Collide, un tunnel lungo 27 km, dove vengono sparati e fatti collidere tra loro fasci di particelle a energie altissime. Ultimo tassello del puzzle era il bosone di Higgs, scoperto nell’ormai lontano 2012, ma le scoperte scientifiche non sono finite qui. Non si finisce mai di imparare. Anche se abbiamo trovato l’ultima particella mancante sappiamo ancora molto poco delle sue proprietà. E anche l’universo nasconde ancora molti segreti.

La crisi del modello

Il Modello standard, nonostante i suoi successi, oggi non spiega molti fenomeni quali l’energia oscura, la materia oscura, l’asimmetria barionica, la massa e l’oscillazione del neutrino e l’espansione dell’universo. Le tre interazioni fondamentali forte, elettromagnetica e debole sono spiegate dal modello standard ma un grande insuccesso è la forza gravitazione che non trova spiegazione nella teoria. In passato è già successo che le evidenze sperimentali facessero a pugni con le teorie preesistenti, come nel caso del cosiddetto corpo nero che diede vita alla meccanica quantistica. Sarà, quindi, necessario ampliare il modello standard o teorizzare una cosiddetta Fisica Oltre il Modello Standard che possa spiegare fenomeni che attualmente non hanno una spiegazione.

Il futuro

Alcuni fisici credono che il futuro della fisica sia la scoperta di nuove particelle, per ora solo teorizzate, che non sono state ancora rivelate nell’LHC. Quest’ultimo ha ricevuto diverse migliorie nel corso del tempo che gli hanno permesso di sparare fasci di particelle con energie sempre maggiori, in media 8 Tev, fino a toccare picchi record a 13 Tev. Nonostante questi miglioramenti non abbiamo ancora rivelato alcuna nuova particella. Contrariamente a quanto intuito, l’LHC non andrà in pensione ma verrà effettuato un upgrade che permetterà di aumentare l’efficienza dell’acceleratore. The High-Luminosity Large Hadron Collider, questo il nome dell’upgrade dell’LHC, non prevede solo un miglioramento dell’acceleratore stesso ma soprattutto dei rivelatori, da qui il nome luminosity, che riusciranno a rivelare molte più collisioni rispetto ai fratelli in uso ora. Un miglioramento delle prestazioni non servirà solo a scoprire l’ignoto ma anche ad aiutarci a comprendere meglio quello che abbiamo scoperto.

In prospettiva

La presa dati HiLumi LHC inizierà tra il 2025 e il 2026, ma fino ad allora gli esperimenti andranno avanti nonostante i lavori in corso. Le novità al Cern non terminano qui: in cantiere c’è l’ambizioso progetto di costruire ex novo un acceleratore di particelle che potrebbe raggiungere un’energia massima di 100 Tev, che è circa 8 volte l’energia massima mai ottenuta dall’LHC. Il Future Circular Collider (FCC), questo il nome del successore dell’LHC, sarà un tunnel di 100 km con un’altissima luminosità che permetterà di raccogliere numerosi dati anche di eventi più rari. L’FFC potrebbe essere la culla di nuove scoperte di particelle, con masse molto maggiori di quelli da noi conosciute oggi, che potrebbero permetterci di rispondere ai quesiti a cui per ora non abbiamo trovato una risposta. Presentato nel 2019, l’FFC entrerà in funzione probabilmente dopo il 2036, anno in cui HiLumi LHC dovrebbe smettere di funzionare.

Approfondimenti

http://www.fisica.unina.it/
https://www.quantamagazine.org/the-physics-still-hiding-in-the-higgs-boson-20190304/
https://hilumilhc.web.cern.ch/content/hl-lhc-project
https://www.focus.it/scienza/scienze/cern-lhc-piu-potente-e-luminoso
https://www.primapagina.sif.it/article/1017/il-futuro-del-cern-lontano-ma-non-troppo