CERN
CERN, nome di Organisation Européene pour la Recherche Nucléaire, già (1952-54) Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, in inglese European Organization for Nuclear Research, organizzazione scientifica internazionale fondata allo scopo di collaborare alla ricerca sulla fisica delle particelle di alta energia. Fondata nel 1954, l’organizzazione mantiene la sua sede vicino a Ginevra e opera espressamente per ricerche di “puro carattere scientifico e fondamentale”. L’articolo 2 della Convenzione del CERN, enfatizzando l’atmosfera di libertà in cui il CERN è stato istituito, afferma che esso “non deve avere alcun interesse con il lavoro per esigenze militari e i risultati del suo lavoro sperimentale e teorico devono essere pubblicati o altrimenti resi generalmente disponibili.” Le strutture di ricerca scientifica del CERN – che rappresentano le macchine più grandi del mondo, gli acceleratori di particelle, dedicati allo studio degli oggetti più piccoli dell’universo, le particelle subatomiche – attirano migliaia di scienziati da tutto il mondo. I risultati della ricerca al CERN, che includono scoperte scientifiche premiate con il Nobel, comprendono anche scoperte tecnologiche come il World Wide Web.
© 2007 CERN
L’istituzione del CERN fu almeno in parte uno sforzo per recuperare i fisici europei che erano emigrati per vari motivi negli Stati Uniti in seguito alla seconda guerra mondiale. L’organizzazione provvisoria, che fu creata nel 1952 come Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, era stata proposta nel 1950 dal fisico americano Isidor Isaac Rabi alla quinta conferenza generale dell’UNESCO. Alla ratifica formale della costituzione del gruppo nel 1954, la parola Organizzazione sostituì Conseil nel suo nome, anche se l’organizzazione continuò ad essere conosciuta con l’acronimo del nome precedente. Alla fine del 20° secolo, il CERN contava 20 stati europei, oltre a diversi paesi che mantenevano lo status di “osservatore”.
Il CERN ha le strutture più grandi e versatili del suo genere al mondo. Il sito copre più di 100 ettari (250 acri) in Svizzera e, dal 1965, più di 450 ettari (1.125 acri) in Francia. L’attivazione nel 1957 del primo acceleratore di particelle del CERN, un sincrociclotrone da 600 megaelettronvolt (MeV), ha permesso ai fisici di osservare (circa 22 anni dopo la previsione di questa attività) il decadimento di un pi-mesone, o pione, in un elettrone e un neutrino. L’evento fu determinante per lo sviluppo della teoria della forza debole.
Il laboratorio del CERN crebbe costantemente, attivando l’acceleratore di particelle noto come Proton Synchrotron (PS; 1959), che usava la “forte focalizzazione” dei fasci di particelle per ottenere un’accelerazione di protoni di 28 gigaelettron volt (GeV); gli Intersecting Storage Rings (ISR; 1971), un design rivoluzionario che permetteva le collisioni frontali tra due intensi fasci di protoni da 32 GeV per aumentare l’energia effettiva disponibile nell’acceleratore di particelle; e il Super Proton Synchrotron (SPS; 1976), che presentava un anello di 7 km di circonferenza in grado di raggiungere un’accelerazione di 4.35 miglia) di circonferenza dell’anello in grado di accelerare i protoni ad un’energia di picco di 500 GeV. Gli esperimenti al PS nel 1973 dimostrarono per la prima volta che i neutrini potevano interagire con la materia senza trasformarsi in muoni; questa storica scoperta, nota come “interazione corrente neutra”, aprì le porte alla nuova fisica incarnata dalla teoria elettrodebole, unendo la forza debole con la più familiare forza elettromagnetica.
Nel 1981 l’SPS fu convertito in un collisore protone-antiprotone basato sull’aggiunta di un anello Antiproton Accumulator (AA), che permetteva l’accumulo di antiprotoni in fasci concentrati. L’analisi degli esperimenti di collisione protone-antiprotone a un’energia di 270 GeV per fascio ha portato alla scoperta delle particelle W e Z (portatrici della forza debole) nel 1983. Il fisico Carlo Rubbia e l’ingegnere Simon van der Meer del CERN hanno ricevuto il premio Nobel per la fisica nel 1984 in riconoscimento del loro contributo a questa scoperta, che ha fornito la verifica sperimentale della teoria elettrodebole nel Modello Standard della fisica delle particelle. Nel 1992 Georges Charpak del CERN ha ricevuto il Premio Nobel per la Fisica in riconoscimento della sua invenzione del 1968 della camera proporzionale multifilare, un rivelatore elettronico di particelle che ha rivoluzionato la fisica delle alte energie e ha applicazioni nella fisica medica.
Nel 1989 il CERN ha inaugurato il Large Electron-Positron collider (LEP), con una circonferenza di quasi 27 km (17 miglia), in grado di accelerare sia elettroni che positroni a 45 GeV per fascio (aumentato a 104 GeV per fascio nel 2000). LEP ha facilitato misure estremamente precise della particella Z, che hanno portato a sostanziali perfezionamenti del Modello Standard. LEP è stato chiuso nel 2000, per essere sostituito nello stesso tunnel dal Large Hadron Collider (LHC), progettato per far collidere fasci di protoni a un’energia di quasi 7 teraelettronvolt (TeV) per fascio. L’LHC, che dovrebbe estendere la portata degli esperimenti di fisica delle alte energie a un nuovo plateau energetico e quindi rivelare nuove, inesplorate aree di studio, ha iniziato le operazioni di test nel 2008.
La missione fondante del CERN, promuovere la collaborazione tra scienziati di molti paesi diversi, ha richiesto per la sua attuazione la rapida trasmissione e comunicazione dei dati sperimentali a siti in tutto il mondo. Negli anni ’80 Tim Berners-Lee, un informatico inglese del CERN, iniziò a lavorare su un sistema ipertestuale per collegare documenti elettronici e sul protocollo per trasferirli tra computer. Il suo sistema, introdotto al CERN nel 1990, divenne noto come World Wide Web, un mezzo di comunicazione rapido ed efficiente che trasformò non solo la comunità della fisica delle alte energie ma anche il mondo intero.