Il CERN vuole 16 miliardi di Euro per la nuova “Fabbrica di bosoni”, il super acceleratore

In Europa, come rilevato da Nature, si sta cercando di giustificare un enorme progetto di acceleratore di particelle del costo di 14 miliardi di franchi svizzeri (16 miliardi di euro, 17 miliardi di dollari), sotto la campagna francese e svizzera. La macchina consentirebbe ai ricercatori di studiare in dettaglio il bosone di Higgs. Questa macchina supererebbe di molte volte il Large Hadron Collider (LHC), ma , visto che questo non è riuscito ad aprire le porte a una “Nuova fisica”, non sarà facile convincere i finanziatori a sovvenzionare questa nuova impresa.

I dettagli del piano del CERN sono emersi da un rapporto di medio termine che studia la fattibilità del Future Circular Collider (FCC), che farebbe da contraltare al suo predecessore, l’LHC di 27 chilometri del CERN, il laboratorio europeo di fisica delle particelle vicino a Ginevra, in Svizzera.

Come il rinnovato Large Hadron Collider andrà a caccia di nuova fisica

La prima fase dello studio, che si è concentrata sull’identificazione dei luoghi e delle modalità di costruzione di una macchina di questo tipo nella regione del CERN, non ha rivelato “nessun ostacolo tecnico o scientifico” che ne impedisca la costruzione, ha dichiarato Eliezer Rabinovici, presidente del Consiglio del CERN, l’organo di governo dell’organizzazione, durante un briefing con la stampa il 5 febbraio.

La costruzione della macchina, che richiederà lo scavo di un tunnel circolare a circa 200 metri di profondità, potrebbe iniziare già nel 2033. Il tunnel lungo 91 chilometri, che secondo il progetto dovrebbe essere interrotto da quattro sale sperimentali e avrebbe un diametro di quasi 15 km. Il Consiglio ha esaminato il rapporto il 2 febbraio, ma il documento stesso non è stato reso pubblico. Lo studio completo sarà pubblicato l’anno prossimo e la decisione sul progetto dovrebbe essere presa prima del 2028.

L’ex direttore generale del CERN Chris Llewellyn Smith ha dichiarato di essere rimasto perplesso dalla decisione di non pubblicare la relazione intermedia, ma ritiene che il CERN sia sulla strada giusta, “senza alcun dubbio”, ma questo non sorprende.

Particelle che si scontrano

La macchina prevista dovrebbe far collidere gli elettroni con i loro partner di antimateria, i positroni, a partire dal 2045 circa, con l’obiettivo di generare e studiare nel dettaglio circa un milione di bosoni di Higgs. Molti fisici ritengono che lo studio della particella, che è stata scoperta nel 2012 e che interagisce come nessun’altra, rappresenti la più grande possibilità per la fisica di trovare delle crepe nel modello standard, un modello di successo ma incompleto di particelle e forze. Da qui si potrebbe partire per la ridefinizione di una fisica nuova, o almeno si spera che la “Fabbrica di bosoni” vada in questa direzione.

I fisici hanno richiesto uno studio sulla fattibilità dell’FCC nel 2020 come parte di un esercizio di prioritizzazione noto come Strategia Europea per la Fisica delle Particelle. Fabiola Gianotti, direttore generale del CERN, ha dichiarato ai giornalisti che la strategia ha ritenuto l’FCC “lo strumento scientifico più convincente” tra quelli presi in considerazione.

Il tracciato tratteggiato del FCC comparato a quello del LHC, in linea continua

La costruzione dell’FCC è tutt’altro che scontata. Gran parte del prezzo di 15 miliardi di franchi svizzeri sarà coperto dall’attuale budget del CERN, ha aggiunto Gianotti. Ma il progetto richiederà comunque il contributo finanziario dei paesi europei che sono membri a pieno titolo del CERN e di altri paesi come gli Stati Uniti e il Giappone. Il briefing non ha fornito alcuna informazione su quali potrebbero essere questi costi. “Sembrava che stessero evitando di fornire numeri specifici, come i costi e la quota di partecipazione degli Stati non membri”, afferma Michael Riordan, uno storico della fisica con sede a Eastsound, Washington.

Le altre “Fabbriche di bosoni”

Nel frattempo, altri progetti di “fabbriche di Higgs” sono in cantiere in tutto il mondo. Il governo giapponese ha mostrato interesse a ospitare l’International Linear Collider, da tempo pianificato, mentre la Cina sta progettando una macchina ad anello chiamata Circular Electron Positron Collider. Gianotti ha dichiarato che la Strategia Europea per la Fisica delle Particelle ha rilevato che l’FCC ha un potenziale fisico maggiore rispetto a un collisore lineare, perché potrebbe produrre bosoni di Higgs a un tasso più elevato e perché gli stessi tunnel potrebbero essere utilizzati in seguito per una macchina a energia molto più elevata che fa collidere i protoni.

Non tutti nella comunità della fisica delle particelle sono favorevoli alla macchina proposta dal CERN. Donatella Lucchesi, fisica delle particelle presso l’Università di Padova, in Italia, non è d’accordo con il fatto che l’organizzazione si concentri sulla FCC. “Non credo che questo sia un bene per la nostra comunità, per motivi scientifici e non solo”. Lucchesi fa parte di un team che studia una tecnologia alternativa per i futuri collisori, basata sulla collisione di fasci di muoni invece che di elettroni o protoni.

I fisici delle particelle vogliono costruire il primo collisore di muoni al mondo

Gianotti ha affermato che la costruzione dell’FCC non impedirà al CERN di contribuire a un collisore di muoni, una struttura gli sceinziati statunitensi vorrebbero sperimentare a fondo. I muoni sono molto più massicci degli elettroni e consentono collisioni ad alta energia. Ma nessuno sa ancora se sia possibile costruire un collisore di muoni. “Naturalmente lavoreremo con i nostri colleghi statunitensi se intendono costruire un nuovo collisore negli Stati Uniti, ma i tempi sono totalmente diversi da quelli dell’FCC”, ha dichiarato l’esperta.

Alcuni scienziati sostengono che il costo della costruzione di questi mega collisori sia superiore ai loro benefici, soprattutto quando la teoria non dà indicazioni chiare su ciò che si potrebbe scoprire. “È vero che al momento non abbiamo una guida teorica chiara su ciò che dovremmo cercare”, ha detto la Gianotti, ma ha aggiunto che questo è un argomento a favore della costruzione di una nuova macchina. “Gli strumenti ci permetteranno di fare un grande passo avanti nell’affrontare la questione, dicendoci anche quali sono le domande giuste”, ha detto.

Per fare una comparazione, il già costosissimo ITER, l’esperimento di fusione nucleare europeo, costa 20 miliardi di euro, ma dovrebbe aprire la strada ala fusione commerciale. Il tokamak sferico sperimentale che dovrebbe generare la fusione di Tokamak energy costa 65 milioni di euro circa. Bisogna spendere 16 miliardi di Euro per una macchina che, si rischia, non venga a scoprire proprio niente, e comunque effettuerebbe scoperte utili solo alla fisica teorica?