Cosa è successo alla Macchina del Big Bang?
PAUL RINCON, Science Reporter – BBC News (U.K.)
Traduzione a cura di: Paola Mas
L’errore che ha arrestato il Large Hadron Collider (LHC) sarà fonte di grande delusione per gli scienziati e gli ingegneri che hanno seguito l’avvio dell’esperimento avvenuto con successo.
È passata ormai più di una settimana da quando sono stati sparati i primi raggi attorno all’anello sotterraneo lungo 27 km (16,7 miglia) dell’acceleratore. Il passo cruciale successivo è quello di farli collidere.
Ma le speranze di assistere alla prima prova di collisione entro l’inaugurazione ufficiale della macchina il 21 ottobre ora sembrano svanire. Non è nemmeno certo che ciò potrà avvenire prima del 2009.
Il fallimento del 19 settembre – descritto come un incredibile quench di magneti – appare senza dubbio drammatico, avendo causato un innalzamento delle temperature di oltre 100°di circa 100 magneti superconduttori dell’LHC, sottoposti a sistema di raffreddamento.
A causa della fuga di una tonnellata di elio liquido nel tunnel dell’LHC, è stato necessario l’intervento dei vigili del fuoco.
“Se consideriamo la cosa in un contesto più ampio, non possiamo dimenticare che abbiamo iniziato a costruire la macchina venti anni fa”, ha detto James Gillies, direttore di comunicazioni del Cern, al BBC News.
Uno degli otto settori dell’LHC dovrà essere riscaldato a una temperatura operativa ben più alta di 1.9 kelvin (-271°, -456F) – che è ben più fredda di quella del profondo spazio – affinché si possa riparare il guasto.
Ma secondo l’Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare (Cern), che presiede al funzionamento dell’LHC, l’arresto della macchina è un problema relativamente irrilevante, se si considera la situazione nel suo insieme, e non rappresenta alcuna minaccia al futuro utilizzo dell’LHC.
“Tra uno o due anni, questo momento sarà solo un brutto ricordo e tutto filerà liscio.”
Questo incidente è solo l’ultimo di una serie di arresti avvenuti durante la costruzione e il collaudo di questa macchina incredibilmente complessa, costruita a 100 metri di profondità, sotto il confine franco-svizzero.
Minacce di inondazioni
Durante lo scavo di una caverna artificiale che ospitasse il Compact Muon Solenoid (CMS) – uno degli enormi detettori dell’LHC, disegnati per monitorare eventi importanti durante le collisioni dei raggi – si son dovute affrontare diverse difficoltà piuttosto serie.
È stato necessario scavare il corridoio della caverna attraverso uno strato di depositi glaciali spesso 50 metri – che includeva anche dell’acqua corrente –, i quali minacciavano di inondare lo scavo.
Gli ingegneri hanno dovuto creare un muro di ghiaccio spesso 3 metri attorno alla circonferenza del corridoio, per formare una barriera che arginasse i corsi d’acqua sotterranei.
Nell’aprile 2007, un magnete si è spaccato improvvisamente durante i test di pressione. L’incidente ha causato un’evacuazione del personale al di là del perimetro di sicurezza del tunnel.
Qualche tempo dopo, lo stesso anno, sono stati riscontrati dei problemi con alcuni “moduli plug-in”, o PIMs, che collegano il tubo dei raggi di un magnete superconduttore all’altro. Gli ingegneri hanno scoperto che alcune delle parti scorrevoli dei moduli si erano curvate nei tubi dei raggi.
L’LHC avrebbe dovuto essere completato entro il 2006, per cui per i fisici delle particelle, che aspettano di iniziare a raccogliere i dati una volta che la macchina avrà iniziato a far collidere i suoi due raggi a energie elevate, un ulteriore ritardo di due mesi non dovrebbe essere un grande problema.
La macchina ha più di 1200 dipoli magnetici disposti nell’anello sotterraneo. Questi magneti trasportano e conducono i raggi di protoni che sfrecceranno attorno alla macchina quasi alla velocità della luce.
Raffreddati a -271°– temperatura alla quale anche il gas elio si trasforma in liquido – diventano “superconduttori”.
Ciò permette loro di condurre la corrente elettrica senza alcuna resistenza, generando così gli ampi campi magnetici necessari a dirigere i raggi e, contemporaneamente, di consumare relativamente poca energia.
Un quench si verifica quando parte di un magnete superconduttore si riscalda e diventa resistente alla corrente elettrica; in pratica, il magnete inizia a perdere le sue proprietà superconduttrici.
Gli ingegneri hanno elaborato un sistema per ovviare a tale problema, ma in questo caso il quench ha creato una zona calda all’interno del magnete che al momento è impossibile controllare e che ha danneggiato la macchina. Sembra che sia stata intaccata la “bus bar” – un cavo che trasporta la corrente tra i due magneti.
“Fuga di elio”
“Sembra che ci sia stato un problema di collegamento nel bus bar”, ha dichiarato al BBC News Mr Gillies, che ha descritto questo collegamento come una sorta di giunzione ad alta tecnologia utilizzata per collegare i due fili di un cavo.
Si è verificato un quenching in prossimità della bus bar e quella connessione sembra essersi fusa. La fusione avrebbe causato la fuga di elio.
“Sembra si tratti di una connessione difettosa, ma potremo confermare tutto ciò solo una volta che avremo avuto modo di darci un’occhiata.”
L’incidente si è verificato durante il collaudo finale degli ultimi circuiti elettrici dell’LHC da sottoporre a test.
Secondo il Cern, questi problemi sono all’ordine del giorno, considerata la complessità del progetto. Ma, dall’avvio ufficiale della macchina il 10 settembre, l’organizzazione, che ha base a Ginevra, è oggetto di un livello di interesse da parte degli organi di informazione mai riscontrato prima.
A causa della sosta di due mesi, ora ci sarà una finestra molto più piccola in cui cercare di ottenere le prime collisioni a bassa energia, prima che l’LHC si arresti per l’inverno (azione finalizzata a risparmiare denaro ed elettricità).
Ma Mr Gillies si rifiuta di fare speculazioni e ha dichiarato che la prossima settimana, dopo che gli ingegneri avranno concluso le loro analisi, avremo un’immagine molto più completa sia dell’impatto che l’incidente ha avuto sul progetto sia della natura degli errori che l’hanno causato.
