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Un Big Bang artificiale
(L'eccezionale risultato spalanca nuovi orizzonti nello studio del
comportamento della materia)
- di Marco Cattaneo -
Un nuovo stato della materia, nientemeno. Questo e' lo sbalorditivo
risultato di una serie di esperimenti condotti al CERN di Ginevra
nell'ambito dello Heavy Ion Programme, durante i quali violente
collisioni tra ioni di piombo hanno dato origine a uno stato in cui i
quark, normalmente confinati in particelle complesse come neutroni e
protoni, si trovano liberi.
Secondo la teoria standard della fisica
delle particelle, un simile stato della materia dovrebbe essere esistito
circa 10 microsecondi dopo il big bang, prima che la materia si
aggregasse a formare le particelle che oggi conosciamo. La piu' popolare
teoria sull'origine dell'universo trova cosi' una spettacolare conferma
sperimentale.
Luciano Maiani, direttore generale del laboratorio ginevrino, ha
commentato: "Combinando i dati di sette esperimenti condotti nell'ambito
dell'Heavy Ion Programme, si e' ottenuta una chiara interpretazione di
questo nuovo stato della materia. Il risultato, che e' un'importante
verifica delle previsioni teoriche sulle forze che legano i quark,
rappresenta un passo avanti fondamentale nella nostra comprensione
dell'origine dell'universo.
E schiude un nuovo territorio di ricerca
riguardante le proprieta' fisiche del plasma di quark e gluoni."
Lo scopo degli esperimenti condotti al CERN era quello di far scontrare
pesanti ioni di piombo in modo da creare altissime densita' di energia,
che sarebbero state in grado di spezzare i legami che tengono confinati
i quark.
A differenza delle altre forze presenti in natura, infatti,
fino a certe energie la cosiddetta interazione forte funziona un po'
come una molla: quando si cerca di separare i quark che compongono un
nucleone (ovvero un protone o un neutrone), quanto piu' li si allontana
tanto piu' forte e' la forza che li fa riaggregare.
Cosi', il gruppo dell'Heavy Ion Programme ha accelerato un fascio di
ioni piombo a 33 teraelettronvolt di energia, facendolo poi scontrare
con bersagli disposti all'interno di sette diversi rivelatori. I dati
raccolti dagli esperimenti hanno mostrato senza ombra di dubbio che era
stato ottenuto un nuovo stato della materia: questo presenta molte delle
caratteristiche del plasma di quark e gluoni previsto dalla teoria,
quella specie di "brodo primordiale" della materia che dovrebbe essere
esistito prima che quark e gluoni si legassero, via via che il neonato
universo si raffreddava.
Il programma di ricerca ha avuto inizio nel 1994, e si e' avvalso di
sette esperimenti dedicati alla misurazione di diversi aspetti
dell'interazione tra ioni piombo. L'Heavy Ion Programme rappresenta
inoltre un ammirevole esempio di collaborazione scientifica, se si pensa
che all'impresa hanno partecipati équipe scientifiche di oltre venti
diversi paesi.
"Ora," ha sottolineato ancora Luciano Maiani, "la sfida passa al
Relativistic Heavy Ion Collider in costruzione presso il Brookhaven
National Laboratory, per poi tornare in Europa quando, entro il 2005,
sara' completata la costruzione del Large Hadron Collider del CERN con
un esperimento, ALICE, progettato proprio in questa direzione."
Il sensazionale risultato annunciato a Ginevra e' dunque da considerare
solo un primo passo verso un'ulteriore approfondimento delle nostre
conoscenze sul comportamento della materia e sull'origine dell'universo,
ma c'e' da giurare che qualcuno, al CERN, conti di preparare le valigie
per un viaggio a Stoccolma. Il Nobel, in questi casi, e' annunciato.
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