Il prof. Roberto Calabrese è un nome che ricorre spesso nella comunità scientifica locale e nazionale: è una di quelle persone che chi frequenta per studio o lavoro il mondo universitario ha sicuro incontrato in qualche occasione, studioso e appassionato di tutti quegli aspetti della fisica che ai più risultano difficilissimi e oscuri: materia, antimateria, interazione debole, protoni, neutrini e così via. È destino dei grandi scienziati non diventare personaggi pop al pari di cantanti e attori famosi eppure spesso si occupano di progetti sperimentali che hanno ricadute sull’industria, la medicina e infine sulla vita di tutti i giorni. Ringraziamo i più noti brand mondiali per aver creato oggetti hi-tech che adoriamo e usiamo ogni giorno, senza contare che migliaia di brevetti e tecnologie al loro interno provengono da ricercatori, fisici, matematici che su un aspetto piccolo ma fondamentale hanno passato giornate intere in un laboratorio.
Il prof. Calabrese non è proprio uno che sta chiuso tutto il giorno soltanto in laboratorio: è stato membro della Commissione Scientifica Nazionale I dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) dal 1992 al 1998, Presidente del Consiglio unificato dei corsi di laurea in Fisica dell’Università di Ferrara dal 2004 al 2010, Preside della Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali dal 2010 al 2012. È attualmente Direttore del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra di Unife dal 2012.
Un paio di settimane fa Calabrese ha ricevuto un importante riconoscimento e incarico: è stato nominato membro del Comitato LHCC (Large Hadron Collider Experiments Committee), che valuta gli esperimenti condotti con il più potente acceleratore di particelle esistente chiamato appunto LHC (Large Hadron Collider). Il Comitato è costituito da 16 fisici provenienti da Europa, Giappone, Russia e USA e da rappresentanti del CERN di Ginevra (Direttore Generale, Direttore della Ricerca e i responsabili dei dipartimenti).
Dove lo avete già sentito questo LHC? Qualche anno fa l’argomento è finito nelle pagine dei quotidiani di tutto il mondo perché quando venne acceso il mondo rimase con il fiato sospeso e sui social network in molti pensavano saremmo finiti inghiottiti da un gigantesco buco nero. Poi ne avete sentito parlare di nuovo quando proprio qui venne scoperto il Bosone di Higgs, la cosiddetta “particella di Dio”.
Prof. Calabrese, cos’è il LHC?
Il Large Hadron Collider (LHC) è un acceleratore di particelle, il più potente esistente. È costruito all’interno di un tunnel sotterraneo lungo circa 27 km, mediamente a 100 m di profondità, situato vicino Ginevra, al confine tra la Francia e la Svizzera, ed accelera protoni fino a velocità molto vicine a quella della luce. L’energia massima raggiungibile è di 14 TeV: il TeV è un’unità di energia utilizzata nel mondo microscopico, molto più piccola dell’unità ‘caloria’ alla quale siamo abituati. In effetti 1 TeV è circa l’energia di moto di una zanzara che vola. La cosa straordinaria di LHC non è quindi l’energia assoluta, ma la densità di energia che si raggiunge concentrando questo valore in un volume enormemente più piccolo del volume di una zanzara. Si raggiungono densità di energia esistenti a tempi inferiori a un miliardesimo di secondo dal Big Bang. In questo modo si studia anche l’evoluzione dell’Universo.
Quante persone ci lavorano ogni giorno tra tecnici e scienziati? È possibile visitarlo all’interno quando viene spento?
LHC viene periodicamente spento per manutenzione o per migliorare l’acceleratore e gli apparati sperimentali che acquisiscono i dati delle collisioni tra protoni. E’ possibile visitare gli apparati sperimentali installati nel tunnel sotterraneo, in particolare vengono organizzate visite guidate per scolaresche di ogni nazionalità. Ogni giorno migliaia di scienziati e tecnici lavorano per far funzionare l’acceleratore e gli esperimenti.
Che ruolo ha un membro del Comitato, di cosa dovrà occuparsi nello specifico?
Il Comitato interagisce con le Collaborazioni dei vari esperimenti per definire i progetti dei rivelatori e per rivedere la costruzione, l’installazione e la messa in funzione degli esperimenti. In particolare dei 4 esperimenti principali di LHC, che sono ATLAS, CMS, LHCb, ALICE. Tutti i membri del Comitato, coordinati da un presidente, partecipano ai lavori. Vi sono riunioni periodiche al CERN, ma una buona parte del lavoro è svolta con mezzi telematici (videoconferenze).
Rimarrà Direttore del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra di Unife o questo nuovo incarico assorbirà tutto il tempo lavorativo dovendo stare al CERN per lunghi periodi?
Ho iniziato come Direttore del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra ad ottobre 2012, e a fine 2018 avrò terminato i due mandati consecutivi, non essendo più rieleggibile. Nonostante gli anni di crisi e sotto finanziamento del sistema universitario a livello nazionale, il Dipartimento è in ottima salute: in questi sei anni abbiamo avuto risultati straordinari nel campo della ricerca, siamo tra i primi dipartimenti italiani sia nel settore della Fisica che in quello di Scienze della Terra, siamo uno dei ‘dipartimenti di eccellenza’ italiani che hanno avuto il finanziamento del MIUR di oltre un milione di euro nei prossimi 5 anni, il numero di docenti del Dipartimento è aumentato, come quello degli studenti di Fisica. Quando terminerò come Direttore avrò più tempo per dedicarmi alle mie ricerche: lavoro nell’esperimento LHCb, uno degli esperimenti di LHC dedicato allo studio dell’asimmetria materia-antimateria. Inoltre, con un altro gruppo di ricerca, stiamo studiando nuovi dispositivi per la rivelazione della materia oscura.
Su quali esperimenti si sta concentrando il CERN e quali scoperte ci si attende nei prossimi anni grazie a LHC, dopo la scoperta del bosone di Higgs?
Dopo la scoperta del bosone di Higgs, le ricerche di LHC si stanno concentrando sui problemi aperti del cosiddetto Modello Standard delle particelle elementari, ne cito un paio. La materia visibile rappresenta solo il 5% circa della massa – energia dell’Universo. Uno degli studi principali di LHC riguarda la ricerca di particelle o fenomeni responsabili della materia oscura (27%) e dell’energia oscura (68%). Un altro campo di investigazione di LHC riguarda il mistero dell’antimateria. La materia e l’antimateria devono essere state prodotte nella stessa quantità al momento del Big Bang, ma da quello che abbiamo osservato finora il nostro Universo è fatto solo di materia.Perché? LHC può aiutare a fornire una risposta a questa domanda. C’è comunque da aggiungere che le ricerche di base nell’ambito della fisica delle particelle e dei relativi acceleratori sono un grande volano di innovazione industriale, con importanti ricadute nella vita di tutti i giorni. Giusto per citare un esempio, fasci di protoni e ioni carbonio prodotti da un sincrotrone appositamente costruito sono utilizzati nel Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO) di Pavia per il trattamento di tumori radio resistenti o non operabili.
Dice Stephen Hawking preoccupato che: “La particella di Dio scoperta dal CERN può distruggere l’universo: il Bosone di Higgs può diventare instabile ad alti livelli di energia e avere il potenziale per innescare un catastrofico decadimento nel vuoto, causando il collasso di tempo e spazio, senza alcun preavviso sul pericolo che stiamo correndo.” Lei è d’accordo?
Alcuni fisici hanno ipotizzato che potrebbero essere prodotti buchi neri microscopici nelle collisioni di LHC. Tuttavia questi sarebbero creati solo con le energie delle particelle in collisione (equivalenti come detto all’energia di una zanzara), quindi nessun buco nero microscopico prodotto all’interno di LHC potrebbe generare una forza gravitazionale abbastanza forte da attrarre la materia circostante. I buchi neri perdono materia attraverso l’emissione di energia attraverso un processo scoperto da Stephen Hawking. Qualsiasi buco nero che non possa attrarre la materia, come quelli che potrebbero essere prodotti a LHC, si restringerà, evaporerà e sparirà. Più piccolo è il buco nero, più velocemente sparisce. Se LHC può produrre buchi neri microscopici, i raggi cosmici di energie molto più elevate ne avrebbero già prodotti molti altri. Poiché la Terra è ancora qui, possiamo stare tranquilli!
