Scienze

CERN, 4 luglio 2012: una data storica

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20 Luglio 2012

L’esperimento ATLAS del CERN di Ginevra è uno dei sei rivelatori di particelle costruiti per il Large Hadron Collider

Cronaca di una giornata straordinaria


Scrivo dal punto di interazione 1 del Large Hadron Collider, 100 metri sotto di me il detector ATLAS sta raccogliendo dati da un fill di protoni iniziato due ore fa. 20 milioni di volte per secondo si stanno scontrando 1347 grappoli di 10 miliardi di protoni ciascuno, riproducendo l'Universo primordiale. Particelle che esistevano solo qualche istante dopo il big-bang che vengono ricreate dalla macchina acceleratrice più potente che l'uomo abbia mai costruito: fotoni ad alta energia, muoni, particelle tau, neutrini... e finalmente, da oggi posso dirlo... anche BOSONI DI HIGGS!!

Si respira aria di grande eccitazione oggi al CERN, 4 luglio 2012, una data da ricordare. Finalmente abbiamo ricreato in laboratorio una delle particelle più elusive della storia della Fisica, la particella il cui meccanismo di azione permette di generare la massa. Senza massa, l'universo sarebbe un luogo molto diverso da quello che osserviamo. Se l'elettrone non avesse massa, per esempio, non ci sarebbero atomi e non esisterebbe quindi la materia ordinaria come noi la conosciamo. Non avverrebbero reazioni chimiche, né processi biologici, la stessa Terra non potrebbe esistere. Il Sole e le stelle splendono grazie a una delicata interazione tra le forze fondamentali della natura, interazione che sarebbe completamente stravolta se alcune delle particelle elementari mediatrici di tali forze avessero massa nulla.

Il bosone di Higgs gioca un ruolo fondamentale nel meccanismo di generazione della massa delle particelle elementari (così come, per esempio, il fotone gioca il ruolo di componente fondamentale della luce) e rimaneva l’unica particella prevista dal Modello Standard fino a oggi non ancora osservata.



La conferenza stampa al CERN per l’annuncio della scoperta del Bosone di Higgs

Sveglia presto questa mattina, i meeting del team di operazioni di ATLAS (di cui faccio parte quale responsabile del sistema di generazione delle alte tensioni per la calorimetria elettromagnetica e adronica ad Argon liquido... mi manca solo il titolo di cavaliere Jedi e poi posso dirmi soddisfatto dei miei titoli onorifici!) si sono tenuti in un orario inusuale, per consentirci di seguire il seminario di Fabiola Gianotti e Joe Incandela (coordinatori dei due esperimenti che hanno portato alla scoperta del bosone di Higgs – NdR). Ho preferito non recarmi al Main Auditorium. Da questa notte nell'atrio del Main Building del CERN erano accampati summer students, neanche fossimo a un concerto di Madonna.

Sono rimasto al punto di interazione 1, mi sembrava giusto celebrare questo evento sopra la sala controllo di ATLAS, proprio nel luogo da dove controlliamo il rivelatore. Mi piaceva poi pensare di essere davvero "seduto sul bosone di Higgs" mentre ne stavano annunciando la scoperta.

La shift crew al piano inferiore stava monitorando i parametri del detector (anche oggi è giorno di presa dati, c'è ancora tanto altro da scoprire), a noi del team di operazioni sembrava appropriato essere disponibili anche oggi nel caso in cui fosse necessario un intervento al detector (al Main Auditorium avremmo dovuto spegnere gli iPhones).


La scoperta del Bosone di Higgs ha avuto ampio risalto sui giornali di tutto il mondo

Al termine del seminario, ho incontrato uno dei Run Coordinators (i responsabili della shift crew che si alternano in tre turni da otto ore ogni giorno in sala controllo, sabati, domeniche e feste comandate incluse). Hass Abu Zeid è un emblema della nostra collaborazione: padre egiziano, madre tedesca e nazionalità canadese.

Ci siamo stretti la mano: "Congratulations. We are officially Higgs Boson discoverers, it is time to celebrate with a beer", "or with a bottle of the finest italian Spumante, why not?" ho replicato.

Valerio Grassi è Senior Researcher presso la State University of New York at Stony Brook (NY, USA) ed è ricercatore al CERN di Ginevra. Laureato in Fisica all'Università degli Studi di Milano, dove ha frequentato anche il Corso di Perfezionamento in Fisica Nucleare e Subnucleare, è membro della Società Italiana di Fisica e Senior Member della IEEE americana.
Il suo campo principale di ricerca è lo sviluppo di strumentazione elettronica per rivelatori di Particelle. Ha iniziato la sua carriera nel 1998 al dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi di Milano sviluppando un nuovo dispositivo in grado di operare nello spazio in ambiente criogenico, in collaborazione con il NASA Goddard Space Flight Center e una foundry statunitense. Ha collaborato inoltre allo sviluppo di tecnologie di punta nell'ambito dei semiconduttori realizzati con processi IBM e ST Microelectronics. Al Pierre Auger Observatory (a nord della Patagonia in Argentina) ha sviluppato la strumentazione per il rivelatore di fluorescenza atmosferica facendo parte del team che ha determinato le sorgenti di raggi cosmici ad energia ultraelevata come oggetti di origine extragalattica. Dal 2007 ha iniziato a lavorare per la collaborazione ATLAS, esperimento presso il Large Hadron Collider del CERN di Ginevra. Dal novembre 2009 è responsabile del sistema di generazione delle alte tensioni per la calorimetria elettromagnetica e adronica ad Argon liquido del rivelatore ATLAS presso il CERN.

Al ritorno al building 40, l'edificio che ospita la collaborazione ATLAS e CMS, ho incontrato due "padri" di ATLAS, Luciano Mandelli (ex vice presidente dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) e Daniel Fournier (ex responsabile di ATLAS France e principale designer del calorimetro di Atlas, il rivelatore che misura direttamente l'energia delle particelle).

È stato emozionante ripercorrere con loro i venti anni che ci sono voluti per concepire, costruire e finalmente operare il rivelatore che ha scoperto il Bosone di Higgs. Sono inoltre stato davvero orgoglioso di ripercorrere con loro tutto il lavoro svolto dal 30 marzo 2010, giorno in cui al CERN abbiamo aperto una nuova frontiera della Fisica iniziando il run di presa dati più lungo della storia, a una energia di collisione mai raggiunta prima.

Festeggiano nella caffetteria del building n. 40, vedo tappi di "Cordon Rouge" saltare e calici che si riempiono. Un giorno come questo vale tutte le notti in cui mi sono svegliato a cullare il detector come si può fare con un neonato, o tutti gli sforzi per conseguire una Laurea che non è certo delle più abbordabili, o anche tutte le amarezze che purtroppo devono subire coloro che in Italia si avvicinano al mestiere di ricercatore.

Un giorno come questo accade "once in a life", è molto più di quanto potessi anche solo osare di sognare quando ero uno studente.

Oggi l'Umanità ha fatto un altro importante passo verso la comprensione dell'Universo di cui anche noi siamo fatti. Il mio unico rammarico è quello di non poter abbracciare mio padre. Ma nelle giornate ginevrine terse, quando il Sole tramonta dietro la mia casa alle pendici del Jura colorando di rosa e violetto il Mont Blanc e le Grandes Jorasses, mi pare a volte di scorgere il suo volto sorridente e orgoglioso…


…Vi lascio con una frase di Isidor Rabi:


“Il CERN è stato fondato meno di 10 anni dopo la costruzione della bomba atomica. Penso che l'esistenza della bomba abbia avuto una grande importanza nel rendere possibile il CERN. L'Europa è stata teatro di violente guerre per più di duecento anni. Adesso, con la fondazione del CERN, abbiamo qualcosa di diverso.

Spero che gli scienziati al CERN si ricordino di avere anche altri doveri oltre che proseguire la ricerca nella fisica delle particelle. Essi rappresentano il risultato di secoli di ricerca e di studio per mostrare il potere dello spirito umano, quindi mi appello a loro affinché non si considerino tecnici, ma guardiani di questa fiamma dell'unità europea, così che l'Europa possa salvaguardare la pace nel mondo.”
Isidor Isaac Rabi, Nobel per la fisica 1944, in occasione del trentesimo anniversario del CERN nel 1984



Foto per gentile concessione del CERN


Il Comunicato Stampa del CERN che annuncia la scoperta del Bosone di Higgs

Ginevra, 4 luglio 2012. In un seminario tenutosi presso il CERN i portavoce degli esperimenti ATLAS e CMS hanno presentato i loro ultimi risultati preliminari nella ricerca della particella di Higgs. Entrambi gli esperimenti hanno osservato una nuova particella nella regione di massa attorno a 125-126 GeV.

“Si osservano nei nostri dati chiari segni di una nuova particella, al livello di 5 sigma, nella regione di massa intorno 126 GeV. Le eccezionali prestazioni del LHC e ATLAS e gli enormi sforzi di molte persone ci hanno portato a questa fase emozionante", ha detto il portavoce dell’esperimento ATLAS Fabiola Gianotti, “ma è necessario un po’ di tempo per preparare questi risultati per la pubblicazione.”

“I risultati sono preliminari, ma il segnale a sigma 5 a circa 125 GeV a cui stiamo assistendo è sensazionale. Questa è davvero una nuova particella. Sappiamo che deve essere un bosone ed è il più pesante bosone mai trovato”, ha detto il portavoce dell’esperimento CMS Joe Incandela . “Le implicazioni sono molto significative ed è proprio per questa ragione che dobbiamo essere estremamente diligenti in tutti i nostri studi e controlli incrociati”.

“È difficile non emozionarsi per questi risultati”, ha dichiarato il Direttore della Ricerca del CERN Sergio Bertolucci. “Abbiamo dichiarato lo scorso anno che nel 2012 avremmo trovato una particella con le caratteristiche del bosone di Higgs o ne avremmo escluso la presenza. Con tutta la cautela necessaria, mi sembra che siamo a un punto di svolta: l’osservazione di questa nuova particella indica il percorso per il futuro, verso una comprensione più dettagliata di ciò che stiamo vedendo nei dati".

I risultati presentati oggi sono etichettati come preliminari. Essi si basano su dati raccolti nel 2011 e nel 2012, con i dati del 2012 ancora sotto analisi. La pubblicazione delle analisi riportate oggi è prevista per la fine di luglio. Un quadro più completo delle osservazioni di oggi uscirà entro la fine dell’anno, dopo che l’LHC avrà fornito gli esperimenti con altri dati.

Il prossimo passo sarà quello di determinare l’esatta natura della particella e il suo significato per la nostra comprensione dell’universo. Sono le sue proprietà, come quelle previste per il bosone di Higgs a lungo cercato, l’ultimo ingrediente mancante nel Modello Standard della fisica delle particelle? O è qualcosa di più esotico? Il Modello Standard descrive le particelle fondamentali di cui siamo fatti, e ogni cosa visibile nell’universo, e le forze che agiscono tra di loro. Tutta la materia che possiamo osservare, tuttavia, sembra essere non più di circa il 4% del totale. Una versione più esotica della particella di Higgs potrebbe essere un ponte per comprendere il 96% dell’universo che rimane oscuro.

“Abbiamo raggiunto una pietra miliare nella nostra comprensione della natura”, ha detto il Direttore Generale del CERN Rolf Heuer. ”La scoperta di una particella coerente con il bosone di Higgs apre la strada a studi più dettagliati, che richiedono grandi statistiche e potranno definire con precisione le proprietà della nuova particella, e probabilmente far luce su altri misteri del nostro universo.”

L’identificazione delle caratteristiche della nuova particella prenderà tempo e dati. Ma qualunque forma la particella di Higgs assumerà, la nostra conoscenza della struttura fondamentale della materia è in procinto di compiere un importante passo in avanti.


 

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