Dal 15 al 17 dicembre 2019 le classi 4 EL e 4 GL hanno avuto l’opportunità di compiere un “viaggio di studio” nel senso migliore del termine.
Dopo un lungo viaggio attraverso le cime innevate delle Alpi e dopo aver ammirato il massiccio del Monte Bianco in tutto il suo splendore, siamo finalmente arrivati a Ginevra. Il nostro obiettivo era la visita del CERN, il più grande acceleratore di particelle al mondo.
Il CERN, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), è uno dei centri più grandi e rinomati per la ricerca fisica di base nel mondo. Qui i ricercatori sono alla ricerca delle leggi fondamentali dell'universo.
All’ingresso del CERN con grande sorpresa ci ha salutato un nostro ex – studente del Liceo Scientifico, che si trova lì per la realizzazione della sua tesi di laurea magistrale in fisica. La sua emozione nel vederci è stata pari solo al suo entusiasmo nel raccontarci la sua attività di ricerca a Ginevra!
Siamo stati accolti, poi, dal fisico in pensione del CERN, Dr. Klaus Bätzner. L’aspetto dimesso e insignificante di questo novantenne ci ha ingannato: Klaus sarebbe stato indubbiamente più plausibile come folletto guardiano del luogo segreto della dimora di Babbo Natale oppure, vista l’ambientazione, come folletto inventore della macchina per rendere magici i regali.
Dopo un video introduttivo la nostra guida ha iniziato a parlare e solo allora abbiamo capito quanto sia alto il livello scientifico di questo fisico in pensione, noto come una “leggenda della fisica”. Per Klaus nessuna domanda è troppo banale o troppo speciale per non trovare una risposta ovvia, perché la ricerca al CERN significa assecondare la "curiosità" e generare "pura conoscenza". Da profondo esperto in materia, l'ex fisico del CERN ha iniziato la sua lezione introduttiva, spiegandoci appassionatamente che ad oggi siamo in grado di comprendere davvero solo una piccola percentuale dell'intero universo. Secondo il modello standard, l'universo è costituito dalla materia e dall'energia a noi note solo per il 5%. Le parti rimanenti sono materia oscura (27%) ed energia oscura (68%).
Con un inglese tagliente, che rivela la sua origine tedesca, il Dr. Klaus ha poi chiarito come funziona il più grande acceleratore di particelle al mondo. Dopo una breve storia dell'organizzazione del CERN fondata il 29 settembre 1954, ha presentato la tecnologia e il funzionamento dell'LHC (Large Hadron Collider), il più grande strumento scientifico mai realizzato. È un anello sotterraneo lungo 27 km. Collide i protoni quasi alla velocità della luce ed esamina le particelle risultanti.
Abbiamo imparato cose straordinarie sul mondo della fisica delle particelle ma siamo rimasti perplessi sulle questioni irrisolte della scienza: Che cosa è successo esattamente nel Big Bang? Perché c'è così poca antimateria nell'universo? Qual è la natura della materia oscura? Quale delle diverse teorie delle particelle è la migliore? I migliori scienziati del mondo si aspettano risposte a queste domande irrisolte dall'umanità attraverso esperimenti con l'LHC, come l'esperimento ATLAS. Qui nuclei e protoni di piombo con energie estreme vengono sparati l'uno contro l'altro e vengono misurate le particelle generate a queste alte energie. Oltre alla nascita del World Wide Web, la prova del bosone di Higgs è uno dei risultati più importanti al CERN. Il bosone di Higgs è stato scoperto nel 2012 proprio qui, nel più grande acceleratore di particelle al mondo. Era il componente mancante del modello standard di fisica delle particelle.
Il nostro tour è proseguito con una visita alla cosiddetta “fabbrica di antimateria”. Il primo antiprotone è stato generato qui nel 2017 come parte del progetto ELENA. Ciò è stato ottenuto con l'aiuto di un deceleratore di particelle a forma di anello, in cui un protone e uno ione di idrogeno si sono scontrati. La produzione di antimateria è necessaria per arrivare a una migliore comprensione del Big Bang.
Invisibile, incomprensibile, onnipresente: questa è la materia di cui parla il CERN. Ricercando le strutture più piccole, si spera di trovare le risposte alle più grandi domande dell'umanità: come è nato l'universo e in cosa consiste? La tecnologia utilizzata è in anticipo sui tempi. Nel percorso cosmologico si procede a ritroso cercando di andare fino a quei primi momenti di buio e poi di immensa luce ed energia. E’ impressionante sapere che il CERN è al tempo stesso il luogo più caldo e più freddo della terra. Se da un lato gli esperimenti raggiungono infatti temperature estreme, prossime a quelle del nucleo delle stelle, l’elio antiprotonico è raffreddato alla temperatura record di meno 271 gradi sotto zero.
Oltre a ciò che viene ricercato, il modo in cui viene condotta la ricerca è altrettanto affascinante. Circa 2.500 scienziati e ingegneri provenienti da 36 paesi sono attualmente coinvolti sul posto. Ognuno porta la propria esperienza per far avanzare il progetto generale. In questo, al CERN converge un enorme afflusso di esperienze, idee e abilità. La visita ci ha fatto capire questo aspetto: networking significa progresso e il progresso ci proietta nel futuro.
Il secondo momento saliente del viaggio è stata la visita al Microcosm e al Museo sull'Universo delle particelle, dove è proseguito il nostro viaggio nella profondità della fisica delle particelle. Con una chiarezza sorprendente e un'incredibile naturalezza la nostra guida, una ingegnere ginevrina del CERN, ci ha illustrato una panoramica delle ipotesi più avanzate sull’evoluzione dell’universo e sulla teoria degli universi paralleli. Ci siamo immersi nella profondità di teorie dove la fisica confina con l’infinito.
Proprio come la ricerca del CERN estende i limiti della fisica sperimentale, molti di noi hanno superato il rapporto di soggezione nei confronti di essa e, grazie ai ricercatori del CERN, i limiti delle nostre conoscenze.
Prof.ssa Maria Grazia Gozza
Prof.ssa Mara Camporeale
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EQUAZIONE DI DIRAC: SI SCRIVE ENTANGLEMENT, SI LEGGE AMORE
Al CERN abbiamo avuto l’opportunità di conoscere un gigante della fisica, Paul Dirac, premio Nobel nel 1933, a cui si deve l’intuizione dell’esistenza dell’antimateria.
Paul Adrien Maurice Dirac formulò la sua equazione del quantum entanglement, ossia del groviglio quantico, nel 1928, quando era ancora uno studente di 25 anni al St John’s college di Cambridge e rappresenta un’equazione fondamentale della Meccanica Quantistica Relativistica, una teoria fisica, elaborata agli inizi del ‘900, per unificare altre due teorie antecedenti: la Meccanica Quantistica, che studia le particelle microscopiche, e la Relatività Ristretta, che studia le particelle che viaggiano alla velocità della luce.
Il cosiddetto entanglement quantico, che si traduce letteralmente “intreccio” o “groviglio”, prende in considerazione i rapporti tra entità infinitesimali non vicine nello spazio. Secondo il principio di sovrapposizione di due o più sistemi il valore relativo ad una specifica proprietà di una particella all’interno di un insieme influisce sul valore corrispondente della particella appartenente all’altro sistema: questo dimostra l’impossibilità di descrivere un sistema fisico singolarmente poiché non è mai isolato ma sempre interagisce con altri, anche se si trovano a grande distanza gli uni dagli altri.
Come mai la formula, in cui i indica una quantità immaginaria, δ barrato la grandezza derivata e m la massa, viene volgarmente chiamata dell’amore? La ragione si trova nella suggestione romantica insita nell’enunciato. Esso afferma l’indissolubilità del legame che unisce due sistemi che abbiano interagito per un periodo di tempo, i quali non possono più essere considerati estranei e distinti, ma per sempre intrecciati in un unico sistema anche se lontani nello spazio.
Trasferendo queste parole in un contesto umano, quindi macroscopico, dimostrerebbero come l’amore, che ha unito due individui, non si esaurisce se la coppia decide di prendere due strade diverse, ma permane nonostante il passare del tempo e la distanza. Forse la forza che permette il perpetuarsi del legame amoroso è il ricordo di ciò che è stato e che lascia nel cuore di coloro che hanno amato un’impronta indelebile, anche se separati per sempre.
Margherita Vogesi
Classe IV EL