CERN

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Coordinate: 46°14′03″N 6°03′10″E / 46.234167°N 6.052778°E46.234167; 6.052778

Organizzazione europea per la ricerca nucleare
Organizzazione europea per la ricerca nucleare
Abbreviazione CERN
Fondazione 29 settembre 1954
Fondatore 12 paesi
Sede centrale Svizzera Meyrin
Direttore Generale Italia Fabiola Gianotti
Membri 21 paesi:

CERN member states .svg

Sito web

L'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (in inglese European Organization for Nuclear Research, in francese Conseil européen pour la recherche nucléaire), comunemente conosciuta con la sigla CERN, è il più grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle. Si trova al confine tra Svizzera e Francia alla periferia ovest della città di Ginevra nel comune di Meyrin. La convenzione che istituiva il CERN fu firmata il 29 settembre 1954 da 12 stati membri. Oggi ne fanno parte 21 stati membri più alcuni osservatori, compresi stati extraeuropei.

Lo scopo principale del CERN è quello di fornire ai ricercatori gli strumenti necessari per la ricerca in fisica delle alte energie. Questi sono principalmente gli acceleratori di particelle, che portano nuclei atomici e particelle subnucleari ad energie molto elevate, e i rivelatori che permettono di osservare i prodotti delle collisioni tra fasci di queste particelle. Ad energie sufficientemente elevate, nelle collisioni vengono prodotte tantissime particelle diverse, in alcuni casi sono state scoperte in questa maniera particelle fino a quel momento ignote.

Fondazione[modifica | modifica wikitesto]

Dopo la seconda guerra mondiale si sentì il bisogno di fondare un centro europeo all'avanguardia per la ricerca al fine di ridare all'Europa il primato nella fisica, dato che in quegli anni i principali centri di ricerca si trovavano negli Stati Uniti. A tale scopo nel 1952 undici Paesi europei riunirono un consiglio di scienziati con il compito di tradurre in realtà quel desiderio. Il consiglio venne denominato Consiglio europeo per la ricerca nucleare (in francese Conseil européen pour la recherche nucléaire) da cui la sigla CERN. Nel 1954 prende vita il progetto del centro di ricerca europeo vagliato dal Consiglio europeo per la ricerca nucleare: nasce così l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare, che ne eredita la sigla.

Il fatto che la sigla CERN non derivi dal nome del centro di ricerca crea a volte confusione, tanto che tale nome viene informalmente modificato in Centro europeo per la ricerca nucleare (in francese Centre européen pour la recherche nucléaire) in modo da ristabilire corrispondenza tra la sigla e il nome del centro di ricerca.

Il complesso degli acceleratori[modifica | modifica wikitesto]

Il complesso degli acceleratori del CERN.
Mappa della localizzazione dell'LHC e dell'SPS del CERN, al confine tra Francia e Svizzera.

Il complesso degli acceleratori del CERN comprende 7 acceleratori principali, costruiti in vari periodi a partire dalla fondazione dell'istituto. Fin dal principio, è stato previsto che ogni nuova e più potente macchina avrebbe utilizzato le precedenti come "iniettori", creando una catena di acceleratori che porta gradualmente un fascio di particelle ad energie sempre più elevate. Per consentire il funzionamento di questa catena, tutte le funzioni degli acceleratori sono coordinate da un unico segnale di riferimento, generato da un sistema di orologi atomici e distribuito per tutta l'installazione, con una precisione dell'ordine del nanosecondo.

Gli acceleratori principali a disposizione del CERN sono:

  • Due LINAC, o acceleratori lineari, che generano particelle a bassa energia, successivamente immesse nel PS Booster. Sono noti come LINAC2 e LINAC3 e forniscono protoni da 50 MeV e ioni pesanti da 4.2 MeV per nucleone rispettivamente. Tutta la catena di acceleratori successiva dipende da queste sorgenti.
  • Il Low Energy Ion Ring (LEIR), che accelera fasci di ioni di piombo fino a 72 MeV per nucleone, ha iniziato a lavorare nel 2010 nella catena di pre-accelerazione dell'LHC.
  • Il PS Booster, costituito da 4 sincrotroni sovrapposti con un raggio di 25 m, aumenta l'energia delle particelle generate dai LINAC prima di iniettarle nel PS. Viene inoltre utilizzato per esperimenti separati, come ad esempio ISOLDE, che studia nuclei instabili di isotopi molto pesanti.
  • Il Proton Synchrotron (PS), costruito nel 1959, un sincrotrone con una circonferenza di 628.3 m in grado di accelerare protoni fino a 28 GeV, oltre a tutta una serie di particelle accelerate per diversi esperimenti. In particolare riceve protoni dal Proton Synchrotron Booster e ioni di piombo dal Low Energy Ion Ring.
  • Il Super Proton Synchrotron (SPS), un acceleratore circolare di 2 km di diametro, costruito in un tunnel, che iniziò a funzionare nel 1976. Originariamente aveva un'energia di 300 GeV, ma è stato potenziato più volte fino agli attuali 450 GeV per il protone. Oltre ad avere una propria linea di fascio rettilinea per esperimenti a bersaglio fisso, ha funzionato come collisore protone-antiprotone e come stadio finale di accelerazione per gli elettroni e i positroni da iniettare nel Large Electron Positron Collider (LEP). Ha ripreso questo ruolo per i protoni e gli ioni piombo immessi nell'LHC.
  • Il Large Hadron Collider (LHC), entrato in funzione il 10 settembre 2008 dopo lo smantellamento di LEP. Si estende su una circonferenza di 27 chilometri ed è stato inizialmente progettato per accelerare protoni fino a un massimo di 7 TeV di energia; permettendo di studiare le particelle elementari in condizioni sperimentali paragonabili a quelle dei primi momenti di vita dell'Universo, subito dopo il Big Bang.

Successi scientifici[modifica | modifica wikitesto]

Alcuni importanti successi nel campo della fisica delle particelle sono stati possibili grazie agli esperimenti del CERN:

LEP[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: Large Electron-Positron Collider.

Il Large Electron-Positron (LEP) collider è stato il progetto principale al CERN dal 1989 al 2000. Questa macchina è stata in grado di accelerare elettroni e positroni fino a 100 GeV, un'energia cinetica che corrisponde a velocità prossime a quelle della luce.

L'acceleratore è stato costruito in un tunnel sotterraneo di 27 km, a circa 100 metri di profondità, ed era composto da magneti collegati in grado di curvare la traiettoria delle particelle accelerate mantenendole in "orbita" nel tubo a vuoto che li attraversava al centro. A intervalli regolari, tra questi magneti noti come dipoli, erano interposte le cavità a radiofrequenza che acceleravano le particelle e magneti più complessi necessari per guidare il fascio (quadrupoli, sestupoli, etc.).

Fino alla fine del 1995, l'obiettivo del LEP è stato studiare il bosone Z0 prodotta nelle collisioni tra elettroni e positroni: successivamente l'energia è stata gradualmente aumentata per studiare la produzione di coppie di bosoni W+ e W- e per portare avanti la ricerca del bosone di Higgs e di nuovi fenomeni al di là del Modello standard.

I principali risultati sperimentali di LEP sono stati:

  • dimostrare l'esistenza di sole 3 famiglie di neutrini;
  • verificare la possibile esistenza del bosone Higgs;
  • studiare approfonditamente il bosone Z0 responsabile dell'interazione debole;
  • misurare la massa del bosone W;
  • misurare la massa del quark top tramite correzioni radiative.

LHC[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: Large Hadron Collider.
La costruzione del rilevatore CMS

Gran parte del lavoro che viene svolto attualmente al CERN è incentrato sul Large Hadron Collider (LHC), messo in funzione il 10 settembre 2008,[1] e agli esperimenti collegati.

L'acceleratore è situato all'interno dello stesso tunnel circolare di 27 km di lunghezza in precedenza utilizzato dal LEP (Large Electron Positron collider), che non è più operativo dal novembre 2000. Il complesso di acceleratori del CERN viene utilizzato per pre-accelerare gli adroni (protoni o ioni di piombo) che in seguito vengono immessi nell'LHC. Il tunnel si trova a circa 100 m di profondità, in una regione compresa tra l'aeroporto di Ginevra e i monti del Giura. Cinque diversi esperimenti (CMS, ATLAS, ALICE, LHCb e TOTEM) sono attualmente in funzione ognuno dei quali studia le collisioni tra particelle con metodi diversi e facendo uso di tecnologie differenti.

Al momento della collisione, l'energia dei protoni all'interno dell'LHC raggiunge valori che saranno gradualmente innalzati fino a 14 TeV. L'acceleratore necessita di un fortissimo campo magnetico per mantenere il fascio nella traiettoria dei 27 km e a tal fine viene utilizzata la tecnologia dei magneti superconduttori. La progettazione dell'LHC ha richiesto una precisione straordinaria, tanto da rendere necessario tenere conto dell'influenza della forza di attrazione gravitazionale esercitata dalla Luna sulla crosta terrestre e dei disturbi elettrici provocati dal passaggio dei treni in superficie ad un chilometro di distanza.

Il CERN e l'informatica[modifica | modifica wikitesto]

Il computer NeXT di Tim Berners-Lee che divenne il primo Web server, esposto al Museo Microcosm del CERN.

Il primo computer arrivò al CERN nel 1959, da allora i fisici cominciarono ad avvalersi di strumenti informatici. Per la fisica cominciò una nuova era di ricerca in cui gli esperimenti producevano una mole di dati tale da rendere impossibile la sola elaborazione umana. I fisici si rassegnarono all'utilizzo di calcolatori e software per filtrare ed elaborare la montagna di dati alla ricerca degli eventi ritenuti significativi per l'esito degli esperimenti.

Successivamente si sperimentò il collegamento di più calcolatori fra di loro: fu la volta della prima rete di computer. Nacque al CERN uno dei centri di calcolo più potenti in Europa, dedicato alle richieste sempre più esigenti dei nuovi esperimenti e della capacità sempre più spinta di acquisizione dati delle strumentazioni collegate ai nuovi acceleratori.

Dove è nato il Web[modifica | modifica wikitesto]

Immagine del primo browser web.

Il World Wide Web è nato al CERN nel 1989, da un'idea di Tim Berners-Lee e Robert Cailliau. Nacque come progetto marginale nel 1980 chiamato ENQUIRE basato sul concetto dell'ipertesto (anche se Berners-Lee ignorava ancora la parola ipertesto). Con lo scopo di scambiare efficientemente dati tra chi lavorava a diversi esperimenti è stato introdotto al CERN nel 1989 con il progetto WorldWideWeb, il primo browser sviluppato sempre da Berners-Lee. Inoltre Tim Berners-Lee sviluppò le infrastrutture che servono il Web e cioè il primo web server.

Il 30 aprile 1993 il CERN annunciò che il World Wide Web sarebbe stato libero per tutti.[2] Nel 1993 la NCSA rilasciò il primo browser grafico, Mosaic: da quel momento lo sviluppo del www fu inarrestabile.

Altri esperimenti[modifica | modifica wikitesto]

Un laboratorio di pace[modifica | modifica wikitesto]

Al CERN persone da tutte le parti del mondo si incontrano, collaborano, discutono. Riescono a lavorare insieme persone provenienti da paesi in guerra tra loro, ad esempio israeliani e palestinesi. In questo senso il CERN è un laboratorio di pace.

« Il CERN è stato fondato meno di 10 anni dopo la costruzione della bomba atomica. Penso che l'esistenza della bomba abbia avuto una grande importanza nel rendere possibile il CERN. L'Europa è stata teatro di violente guerre per più di duecento anni. Adesso, con la fondazione del CERN, abbiamo qualcosa di diverso. Spero che gli scienziati al CERN si ricordino di avere anche altri doveri oltre che proseguire la ricerca nella fisica delle particelle. Essi rappresentano il risultato di secoli di ricerca e di studio per mostrare il potere dello spirito umano, quindi mi appello a loro affinché non si considerino tecnici, ma guardiani di questa fiamma dell'unità europea, così che l'Europa possa salvaguardare la pace nel mondo. »
(Isidor Isaac Rabi, in occasione del trentesimo anniversario del CERN (1984))

Stati membri[modifica | modifica wikitesto]

I 21 stati membri del CERN (2016).

Attualmente fanno parte del CERN 21 stati membri.

I 12 paesi fondatori del CERN sono:

A questi si sono aggiunti:

Budget 2009[modifica | modifica wikitesto]

Stato membro Contributo Mil. CHF Mil. EUR
Germania Germania 19,74 % 218,6 144,0
Francia Francia 15,34 % 168,7 111,2
Regno Unito Regno Unito 14,70 % 161,6 106,5
Italia Italia 11,51 % 156,5 93,4
Spagna Spagna 8,52 % 93,7 61,8
Paesi Bassi Paesi Bassi 4,79 % 52,7 34,7
Svizzera Svizzera 3,01 % 33,1 21,8
Polonia Polonia 2,85 % 31,4 20,7
Belgio Belgio 2,77 % 30,4 20,1
Svezia Svezia 2,76 % 30,4 20,0
Norvegia Norvegia 2,53 % 27,8 18,3
Austria Austria 2,24 % 24,7 16,3
Grecia Grecia 1,96 % 20,5 13,5
Danimarca Danimarca 1,76 % 19,4 12,8
Finlandia Finlandia 1,55 % 17,0 11,2
Rep. Ceca Rep. Ceca 1,15 % 12,7 8,4
Portogallo Portogallo 1,14 % 12,5 8,2
Ungheria Ungheria 0,78 % 8,6 5,6
Slovacchia Slovacchia 0,54 % 5,9 3,9
Bulgaria Bulgaria 0,22 % 2,4 1,6

Cambio: 1 CHF = 0,818 EUR (24/12/2011)

Onorificenze[modifica | modifica wikitesto]

Premio Principe delle Asturie per la ricerca scientifica e tecnica (Spagna) - nastrino per uniforme ordinaria Premio Principe delle Asturie per la ricerca scientifica e tecnica (Spagna)
— 29 maggio 2013

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) CERN announces new start-up schedule for world's most powerful particle accelerator
  2. ^ Una copia della prima pagina web creata da Berners-Lee
  3. ^ (EN) Sito ufficiale dell'esperimento CLOUD, cloud.web.cern.ch. URL consultato il 21 luglio 2015.
  4. ^ (EN) CLOUD experiment provides unprecedented insight into cloud formation, CERN-Press release PR15.11, 25 agosto 2011. URL consultato il 20 luglio 2015.

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

Controllo di autorità VIAF: (EN210073668 · GND: (DE1020028-9 · BNF: (FRcb11881926r (data)