Large Hadron Collider

Come funziona

L'LHC ionizza gli atomi di idrogeno per ottenere i loro protoni. Un atomo di idrogeno è composto da un solo protone e da un solo elettrone. Quando ionizzano gli atomi, rimuovono l'unico elettrone per dargli una carica positiva netta. I protoni di idrogeno sono poi diretti attraverso il cerchio da elettromagneti. Affinché i magneti siano abbastanza forti, deve essere molto freddo. L'interno del tunnel è raffreddato da elio liquido. Essi mantengono la temperatura appena sopra lo zero assoluto. I protoni si colpiscono l'un l'altro ad una velocità prossima a quella della luce e si convertono in energia usando E=mc2. Poi si inverte e crea massa. Nel luogo della collisione ci sono quattro strati di rivelatori. L'esplosione passa attraverso ogni strato e ogni rivelatore registra un diverso stadio della reazione.

Quando le particelle si colpiscono tra loro, la loro energia viene convertita in molte particelle diverse, e i rivelatori sensibili tengono traccia dei pezzi che vengono creati. Osservando attentamente i dati del rivelatore, gli scienziati possono studiare di cosa sono fatte le particelle e come le particelle interagiscono. Questo è l'unico modo per rilevare alcune particelle perché per crearle è necessaria un'energia molto elevata. Le collisioni di particelle dell'LHC hanno l'energia necessaria.

L'LHC ha tre parti principali. C'è l'acceleratore di particelle, i quattro rivelatori e la griglia. L'acceleratore crea la collisione, ma i risultati non possono essere osservati direttamente. I rivelatori lo trasformano in dati utilizzabili e li inviano alla Rete. La Rete è una rete di computer che i ricercatori usano per interpretare i dati. Ci sono 170 postazioni in 36 paesi diversi che sono piene di normali computer da tavolo. Tutti questi computer sono collegati e insieme funzionano come un supercomputer. Il Grid di LHC è considerato il più potente supercomputer mai costruito. I computer condividono la potenza di elaborazione e lo spazio di memorizzazione dei dati.

La Rete è molto potente, ma è in grado di assorbire solo l'uno per cento circa dei dati che riceve dai rilevatori. I suoi limiti hanno motivato i tentativi di creare computer quantistici, che potrebbero usare ciò che l'LHC ci ha insegnato sulla meccanica quantistica per realizzare computer più veloci.

Gli scienziati hanno usato l'LHC per trovare il bosone di Higgs, una particella prevista dal Modello Standard.

Alcuni pensavano che l'LHC potesse creare un buco nero, che sarebbe stato molto pericoloso. Ci sono due ragioni per non essere preoccupati. La prima è che l'LHC non ha fatto nulla che i raggi cosmici che colpiscono la Terra ogni giorno non facciano, e questi raggi non creano buchi neri. La seconda ragione è che anche se l'LHC creasse dei buchi neri, sarebbero molto piccoli. Più piccolo è un buco nero, più breve è la sua vita. I buchi neri molto piccoli evaporerebbero prima di poter ferire le persone.

L'LHC è stato utilizzato per la prima volta il 10 settembre 2008, ma non ha funzionato perché si è rotto un sistema di raffreddamento. I magneti che aiutano a spostare le particelle cariche devono essere freddi. Il guasto ha causato il collasso di parte dell'impianto. Il laboratorio si è chiuso per l'inverno e il collisore non è stato utilizzato di nuovo fino al novembre 2009. Mentre veniva riparato, gli scienziati hanno usato il Tevatron per cercare il Bosone di Higgs. Quando l'LHC è stato riavviato nel novembre 2009, ha stabilito un nuovo record di velocità accelerando i protoni a 1,18 TeV (teraelettronvolt, o trilioni di elettronvolt). Il 30 marzo 2010 l'LHC ha creato una collisione a 3,5 TeV.