Mark Thomson, professore di fisica delle particelle sperimentale all'Università di Cambridge, ha ottenuto uno dei ruoli più ambiti nella scienza globale. Eppure, da una certa prospettiva, è difficile non chiedersi se abbia compiuto un sacrificio personale per il bene superiore.
Dal 1° gennaio, Thomson diventerà il direttore generale del CERN, il laboratorio di fisica nucleare vincitore del premio Nobel vicino a Ginevra. È qui, in profondità sottoterra, che il Large Hadron Collider (LHC) – il più grande strumento scientifico mai costruito – ricrea le condizioni dei primi istanti dopo il Big Bang.
L'LHC si è guadagnato un posto nella storia scoprendo l'elusivo bosone di Higgs, il cui campo associato agisce come una colla cosmica che conferisce massa alle particelle. Tuttavia, uno dei primi compiti di Thomson sarà quello di spegnere il collider per importanti lavori di ingegneria. Non ripartirà fino a quando il suo mandato non sarà quasi terminato.
Nel suo ufficio al Cavendish Laboratory, oltrepassando un modello della doppia elica del DNA scoperta a Cambridge oltre 70 anni fa, Thomson è tutt'altro che scoraggiato dallo spegnimento. In realtà, non vede l'ora di affrontare i prossimi cinque anni.
"La macchina sta funzionando in modo brillante e stiamo raccogliendo enormi quantità di dati", afferma. "Ci sarà molto da analizzare in questo periodo. I risultati della fisica continueranno ad arrivare".
Il background di Thomson non è tradizionalmente accademico: ha frequentato una scuola comprensiva a Worthing, nel West Sussex, e ha sviluppato un interesse per la fisica solo dopo aver letto un libro di divulgazione scientifica sul CERN nella prima adolescenza. "Ha in qualche modo tracciato la mia direzione", ricorda. "Volevo capire come funziona l'universo". È stato il primo della sua famiglia a frequentare l'università, studiando fisica a Oxford.
L'LHC accelera protoni – i nuclei degli atomi di idrogeno – a quasi la velocità della luce all'interno di un anello di 27 chilometri sotto la campagna franco-svizzera. In quattro punti attorno all'anello, protoni che viaggiano in direzioni opposte vengono fatti collidere. L'energia di questi impatti crea una pioggia di nuove particelle, che vengono registrate dai rivelatori dell'LHC. Seguendo la famosa equazione di Einstein, E=mc², più energia produce particelle più massicce.
A partire da giugno, lo spegnimento aprirà la strada per l'High-Luminosity LHC, un importante aggiornamento che coinvolge nuovi potenti magneti superconduttori per focalizzare i fasci di protoni, rendendoli più luminosi. Ciò aumenterà di dieci volte il numero di collisioni. Anche i rivelatori vengono potenziati per catturare meglio i sottili segni di una nuova fisica. "È un progetto incredibilmente entusiasmante", dice Thomson. "È più interessante che far funzionare la macchina come al solito".
Se avrà successo, l'aggiornamento consentirà misurazioni più precise delle particelle e delle loro interazioni, potenzialmente rivelando difetti nelle teorie attuali che potrebbero portare a nuove scoperte. Un mistero persistente è il bosone di Higgs stesso. Mentre le particelle elementari acquisiscono massa dal campo di Higgs, il motivo per cui le loro masse differiscono rimane sconosciuto. Persino come i bosoni di Higgs interagiscono tra loro non è chiaro. "Potremmo vedere qualcosa di completamente inaspettato", nota Thomson.
Sorvegliare l'High-Luminosity LHC sarà un obiettivo centrale del mandato quinquennale di Thomson. Ma deve anche affrontare un progetto più grande e più controverso: pianificare ciò che verrà dopo l'LHC, il cui ciclo di vita dovrebbe terminare intorno al 2041. Il principale candidato è una macchina colossale chiamata Future Circular Collider (FCC).
Secondo lo studio di fattibilità del CERN, l'FCC sarebbe oltre tre volte più grande dell'LHC, richiedendo un nuovo tunnel circolare di 91 chilometri scavato fino a 400 metri sottoterra. Il progetto sarebbe costruito in due fasi, con la prima fase che inizierebbe alla fine degli anni 2030. Negli anni 2040, il piano è di far collidere elettroni con le loro controparti di antimateria, i positroni. Poi, intorno agli anni 2070, quella macchina sarebbe sostituita da un nuovo collider progettato per far scontrare protoni a un'energia sette volte superiore a quella del Large Hadron Collider (LHC). La fase iniziale è stimata costare 15 miliardi di franchi svizzeri, circa 14 miliardi di sterline.
L'ingegneria in sé è ambiziosa, ma il Future Circular Collider (FCC) affronta sfide più ampie. Gli stati membri del CERN, che voteranno sul progetto nel 2028, non possono coprire l'intero costo, quindi sono necessari contributori internazionali aggiuntivi. Allo stesso tempo, continua un dibattito sul fatto che questa sia la macchina migliore per fare nuove scoperte. Non c'è alcuna garanzia che risponderà alle grandi domande della fisica, come: cos'è la materia oscura che si aggrega attorno alle galassie? Cos'è l'energia oscura che guida l'espansione dell'universo? Perché la gravità è così debole? E perché la materia ha prevalso sull'antimateria quando l'universo si è formato? Senza una chiara e garantita svolta, il compito di Mark Thomson di raccogliere sostegno sarà più difficile.
Eppure il CERN è sempre stato qualcosa di più della sola scienza. Grazie al laboratorio, l'Europa è leader globale nella fisica delle particelle, attirando decine di migliaia di ricercatori e guidando lo sviluppo di nuove tecnologie. Tuttavia, altri paesi, in particolare Stati Uniti e Cina, stanno avanzando i propri piani per collider di prossima generazione. Che il CERN mantenga la sua preminenza dipende dal successo del successore dell'LHC.
"Non abbiamo raggiunto un punto in cui le scoperte si sono fermate, e l'FCC è il passo successivo naturale. Il nostro obiettivo è comprendere l'universo al suo livello più fondamentale", afferma Thomson. "E questo non è assolutamente il momento di arrendersi".
**Domande Frequenti**
Ecco un elenco di FAQ riguardanti l'affermazione "L'uomo che prende il controllo del Large Hadron Collider lo fa solo per spegnerlo".
**Principiante - Domande Generali**
1. **Cos'è il Large Hadron Collider?**
L'LHC è l'acceleratore di particelle più grande e potente al mondo. È un anello di 27 chilometri di magneti superconduttori sepolto sottoterra vicino a Ginevra, in Svizzera, al CERN. Gli scienziati lo usano per far scontrare protoni a quasi la velocità della luce per studiare i costituenti fondamentali dell'universo.
2. **È vero che una nuova persona sta prendendo il controllo solo per spegnere l'LHC?**
No, non è vero. Questo è un malinteso o un elemento di finzione. L'LHC è uno strumento scientifico critico. Nuovi direttori o responsabili di progetto vengono nominati per gestire le sue operazioni, aggiornamenti e obiettivi di ricerca futuri, non per terminarlo.
3. **Perché qualcuno penserebbe che qualcuno voglia spegnerlo?**
Questa idea potrebbe provenire dalla fantascienza, da un malinteso sulla manutenzione programmata o da confusione sui dibattiti di bilancio. L'LHC periodicamente subisce lunghi spegnimenti per aggiornamenti e riparazioni, che qualcuno potrebbe interpretare erroneamente come una chiusura permanente.
4. **Chi è effettivamente responsabile dell'LHC?**
L'LHC è gestito dal CERN, l'Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare. Un team di scienziati, ingegneri e un responsabile di progetto ne sovrintendono le operazioni quotidiane. I ruoli di leadership cambiano nel tempo come parte della normale progressione di carriera.
5. **Una sola persona può persino decidere di spegnere l'LHC?**
No. L'LHC è un progetto internazionale finanziato e gestito da una collaborazione di molti paesi. Qualsiasi decisione importante, come una chiusura permanente, richiederebbe un complesso consenso tra gli stati membri e la comunità scientifica, non di un singolo individuo.
**Intermedio - Domande Operative**
6. **L'LHC viene mai spento?**
Sì, ma solo temporaneamente. Funziona in sessioni operative pluriennali seguite da "Long Shutdown" (Lunghi Spegnimenti) programmati. Questi periodi sono per manutenzione essenziale, aggiornamenti per aumentarne la potenza o sensibilità, e per installare nuovi rivelatori.
7. **Cosa succede durante un "Long Shutdown" programmato?**
Le squadre eseguono migliaia di compiti di manutenzione: rinforzano connessioni elettriche, aggiornano sistemi informatici, installano nuovi tubi per il fascio e migliorano componenti dei rivelatori. È come un gigantesco pit stop per rendere la macchina ancora migliore.
