Per capire l’universo, il CERN compie 70 anni
Il 29 settembre 1954 dodici Stati europei, tra cui Svizzera e Italia, ratificarono la convenzione di fondazione di quello che allora si chiamava "Consiglio Europeo per la Ricerca Nucleare", dandogli il celebre acronimo CERN. In questi anni nel laboratorio ginevrino sono state fatte grandi scoperte per la comprensione dell’universo che sono valsi ai loro scienziati tre Premi Nobel per la fisica.
Ribattezzata nello stesso anno “Organizzazione europea per la ricerca nucleare”, l’istituzione è oggi più comunemente conosciuta come Laboratorio europeo per la fisica delle particelleCollegamento esterno. Attualmente il CERN comprende 24 Stati membri e 11 Stati membri associati. Riunisce una comunità di oltre 17’000 persone provenienti da tutto il mondo, in rappresentanza di oltre 110 nazionalità.
Per festeggiare i 70 anni, sono previsti numerosi eventi, attività e conferenze. Il momento culminante delle celebrazioni è previsto per domani, martedì primo ottobre, quando la presidente della Confederazione, Viola Amherd, la presidente della Commissione europea, Ursula von der Leyen, e sei capi di Stato e di Governo parteciperanno a un evento ufficiale.
Scienza per la pace
All’indomani della Seconda guerra mondiale, la missione del CERN era quella di sostenere la ricerca scientifica di eccellenza in Europa e di promuovere la collaborazione pacifica nella ricerca fondamentale.
Come racconta in un’intervista rilasciata al collega Zeno Zoccatelli pochi mesi fa Herwig Schopper, che ha guidato il CERN dal 1981 al 1988, il laboratorio ginevrino è stato fondato su due pilastri. “Il primo, avere in Europa un polo di eccellenza scientifica capace di competere con gli Stati Uniti. Il secondo, riunire e far collaborare diversi Paesi. Paesi che, fino qualche anno prima, erano ancora in guerra tra loro”.
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Perché Ginevra?
Ginevra fu scelta sia perché la Svizzera era terra neutrale (siamo in piena Guerra fredda), sia perché si trattava di un’area a bassa sismicità. Inoltre, anche i buoni collegamenti e la posizione centrale sono certamente stati un vantaggio. Ma vi è altro, racconta ancora Schopper: “Il magnifico ambiente, anche culturale, di Ginevra, il lago, le montagne, il carattere internazionale… Dopotutto i fisici sono anche degli esseri umani con delle famiglie”.
Un progetto concorrente del CERN per la costruzione di un acceleratore di particelle in Texas – ricorda ancora Schopper – è fallito perché era in mezzo a un deserto: “Chi vuole andare a vivere in un deserto?”.
Progressi e scoperte
Il centro di ricerca è stato all’origine di molte scoperte e progressi. Una delle più note è la conferma dell’esistenza del bosone di Higgs nel 2012. Questo bosone era il pezzo mancante nel “modello standard” che descrive le particelle elementari.
La scoperta del bosone di Higgs è considerata una delle grandi pietre miliari della ricerca fisica. La particella permette di spiegare l’universo visibile fino al livello più elementare. Per il suo contributo, Peter Higgs, scomparso lo scorso aprile, è stato insignito del Premio Nobel per la Fisica nel 2013, insieme a François Englert.
Nel 1984 il Premio Nobel per la fisica fu assegnato a Carlo Rubbia e Simon van der Meer per la scoperta dei bosoni W e Z.
Nel 1992 il Premio Nobel per la fisica fu assegnato a Georges Charpak ”per l’invenzione e lo sviluppo dei rivelatori di particelle, in particolare della camera proporzionale a multifili”.
Nel 2012 la scoperta di un nuovo bosone compatibile con il bosone di Higgs ha portato l’anno successivo al conferimento del Premio Nobel per la fisica a Peter Higgs e François Englert.
Il CERN deve gran parte del suo successo al fatto di essere un crogiolo che riunisce le competenze di scienziati provenienti dai quattro angoli del mondo. Persone che condividono le loro conoscenze al di là delle politiche e delle differenze che possono esistere tra i rispettivi Paesi.
Un luogo di incontro
Agli inizi, il laboratorio era uno dei rari luoghi di incontro in un mondo diviso dalla Guerra fredda. Nel 1956, il CERN organizzò un simposio che riunì 300 partecipanti provenienti da 22 Paesi, tra cui 50 scienziati dagli Stati Uniti e 50 dall’allora Unione Sovietica (URSS).
Nel 1967, il CERN firmò un accordo con l’Unione Sovietica che autorizzava gli scienziati dell’Europa occidentale a collaborare al più grande acceleratore di particelle dell’epoca, situato presso l’Istituto Serpukhov di fisica delle alte energie, a sud di Mosca.
Oggi siamo in tutt’altra epoca: in risposta all’invasione militare dell’Ucraina, il CERN ha infatti deciso che terminerà la sua collaborazione con la Russia. Sono circa 500 gli scienziati russi interessati. Circa un centinaio di loro si sono uniti a istituti non russi per continuare a lavorare con l’Organizzazione europea per la ricerca nucleare.
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Acceleratore transfrontaliero
Il Super Proton Synchrotron è stato messo in funzione nel 1976. La sua circonferenza di sette chilometri lo ha reso il primo acceleratore di particelle transfrontaliero del CERN. Nel 1983, Carlo Rubbia e Simon van der Meer scoprirono i bosoni W e Z. Si tratta di due particelle elementari delle quali in pochi, al di fuori della comunità dei fisici, hanno effettivamente sentito parlare, ma che governano i processi interni de “il Sole e l’altre stelle”, per dirla con Dante.
Siamo nel mondo sub-atomico, ovvero nei più piccoli costituenti della materia. La scala è inferiore a un milionesimo di miliardesimo di un metro, come il diametro di un capello rispetto alla distanza Terra – Sole. Questa scoperta valse ai due scienziati il premio Nobel.
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Dopo il Super Proton Synchrotron, sotto la direzione di Schopper, si è concretizzato uno dei più ambiziosi progetti scientifici di tutti i tempi: la costruzione del tunnel circolare sotterraneo di 27 chilometri che avrebbe ospitato il Large Electron-Positron Collider (LEP). Il LEP è entrato in funzione nel 1989.
Il World Wide Web
Un anno dopo, Tim Berners-Lee, lavorando al CERN, sviluppò un’invenzione che avrebbe cambiato il mondo: il World Wide Web.
A questo proposito Schopper racconta che Tim Berners-Lee si rivolse a lui per parlargli della sua invenzione in vista di un eventuale brevetto a nome del CERN. Schopper, ricorda, chiese l’opinione di tutti gli esperti che conosceva. “Ho chiesto a Ginevra, a Bruxelles, … mi hanno tutti risposto: ‘No’. È una rete interessante solo per voi fisici”.
Alla luce di queste rispose Schopper disse a Berners Lee che avrebbe potuto fare ciò che preferiva con la sua invenzione. “Alla fine – conclude Schopper – Tim è andato negli Stati Uniti, dove sono stati abbastanza furbi da commercializzarlo”.
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Terzo capitolo: nel 1999 iniziarono i lavori per il Large Hadron Collider (LHC). Anche questa macchina, inaugurata nel 2008, è il risultato di una collaborazione internazionale esemplare. Il CERN gestisce anche tutta una serie di altre macchine ed esperimenti, i cui risultati vengono regolarmente pubblicati su riviste scientifiche.
Futuro collisore
Il CERN non intende fermarsi qui. È iniziata la pianificazione di un futuro collisore circolare (FCC), più potente dell’LHC [tutti i particolari li potete trovare nel video iniziale]. La sfida principale è spiegare cosa costituisce il 95% dell’energia e della materia dell’universo osservabile.
Il progetto FCC è diviso in due fasi, che inizieranno nel 2048 con un collisore di elettroni-positroni (per particelle leggere) per studiare la fisica del bosone di Higgs e dell’interazione debole. Il collisore di protoni-protoni entrerà in funzione solo nel 2070.
La configurazione scelta è un anello di 90,7 km di circonferenza, più di tre volte la dimensione dell’attuale LHC. Collegato a quest’ultimo, si estenderà nel sottosuolo, principalmente in Francia, ma anche in Svizzera. L’inizio dei lavori è previsto per il 2033.
Fabiola Gianotti alla testa del CERN
A dirigere il CERN dal gennaio 2016 c’è la ricercatrice italiana Fabiola Gianotti, prima donna alla testa del laboratorio europeo di fisica delle particelle europeo. A Ginevra, dove lavora dal 1987, la fisica romana ha coordinato importanti esperimenti, in particolare Atlas che ha permesso di individuare il bosone Higgs.
Fabiola Gianotti è poi stata riconfermata nel 2019. Si è trattato della prima volta che il centro di ricerca europeo ha rinnovato il mandato alla stessa persona.
CERN per tutti
Nell’ottobre 2023 è stato infine inaugurato il nuovo “Science GatewayCollegamento esterno”, il museo e centro visitatori realizzato da Renzo Piano. L’obiettivo è quello di invitare grandi e piccini ad accostarsi ai valori della scienza, stimolandone la curiosità e la creatività.
La nuova struttura, che può accogliere tra i 300’000 e i 500’000 visitatori, contro i 150’000 attuali, si estende su una superficie complessiva di 8’000 metri quadrati. È composta da cinque edifici collegati tra loro da un ponte lungo 210 metri e sospeso a 6 metri dal suolo.
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