L'energia di LHC, i moscerini e il buco nero.

Vero e falso sull'acceleratore di particelle che, secondo certi, potrebbe distruggere il mondo.

LHC, l'acceleratore del CERN di Ginevra, turba i sonni di tutti i complottisti, che credono il laboratorio abitato da un'orda di scienziati pazzi che svolgono i loro spaventosi esperimenti incuranti del fatto che potrebbero distruggere il mondo. Ed è per questo che ogni tanto salta fuori qualche articolo in cui l'acceleratore viene descritto come uno strumento che potrebbe causare la fine dell'umanità. I più cauti ritengono che "potrebbe" distruggere il mondo a causa di una sottovalutazione dei rischi da parte degli scienziati. I più dementi (una comunità in continua crescita) lo ritengono invece una macchina volutamente distruttiva, progettata e realizzata dal CERN assieme agli Illuminati, il gruppo Bilderberg (quello che domina il mondo e che decide tutto ciò che accade, dai crolli della borsa all'elezione di Miss Italia), la CIA, Piero Angela, il CICAP, l'ANAS, e tutta una serie infinita di oscure congregazioni. Perché poi gli scienziati, che normalmente tengono anche famiglia, avrebbero questa smania di distruggere il mondo non ci è dato sapere.

Nonostante il CERN esista dal 1954, era passato completamente inosservato agli svelatori di trame oscure fino a qualche anno fa. Tutto questo delirio è cominciato prima dell'inizio del funzionamento di LHC, nel 2008, quando Walter Wagner (un controllore di radioprotezione), Luis Sancho (uno scrittore), e Otto Rossler (un biochimico), presentarono una denuncia contro il CERN (fonte), colpevole secondo loro di mettere a repentaglio l'umanità perché, sempre secondo loro, LHC avrebbe potuto generare un buco nero che in breve tempo avrebbe risucchiato la terra. Il buco nero era in realtà solo il più noto al grande pubblico di una lunga serie di altri strani quanto "pericolosissimi" fenomeni potenzialmente producibili a LHC. Considerata la professione dei tre, nessuno dei quali era nemmeno laureato in fisica, già qualche dubbio sarebbe dovuto venire a chiunque. Ma si sa, ultimamente basta leggersi qualcosa in rete e si diventa esperti di qualunque cosa, e poi vuoi mettere il fascino che ha lo scienziato che non appartiene all'establishment quando parla di particelle subatomiche? Lo stesso fascino che avrei io se facessi una lezione sui trapianti cardiaci, rivelando al mondo che finora tutti i cardiologi del mondo hanno sbagliato.

Due di quelli che denunciarono il CERN in realtà non erano nuovi a queste sparate. Già avevano accusato un altro acceleratore di particelle, il RHIC (Relativistic Heavy Ions Collider), negli Stati Uniti (fonte), di poter causare la fine dell'umanità, quando esso cominciò a funzionare una decina di anni prima.

Non essendo accaduto nulla dopo l'inizio di RHIC, i tre moschettieri hanno pensato bene di far preoccupare tutti quegli esseri umani - e sono tanti - che pur usando tutti i giorni cellulari, antibiotici, bypass coronarici e il web, continuano a guardare la scienza col sospetto di un inquisitore del 1700. Infatti nella denuncia chiedevano l'immediata chiusura del progetto LHC, il tutto condito da interviste dove si paventava la possibilità dell'apocalisse. Parallelamente a questo non poteva ovviamente mancare il sito per le donazioni. Anche sparare cazzate evidentemente ha un costo.

La stampa ovviamente ci si buttò a pesce. Figuriamoci, quella stessa stampa che confonde normalmente il CERN con il CNR (tanto, lettera più lettera meno, sempre scienza è) non gli è parso vero di poter raccontare l'accensione di un nuovo acceleratore di particelle, cioè un evento che normalmente stimola il lettore medio meno della visita della delegazione del Liechtenstein, infarcendo gli articoli di dubbi e concludendoli con sibillini: "Potremo veramente stare tranquilli? Fra pochi giorni lo sapremo". D'altra parte da un laboratorio come il CERN, che include il numero 666 nascosto nel suo logo (fonte) non c'è da aspettarsi niente di bello!

All'epoca il web si riempì di appelli a questi scienziati incoscienti, e grida disperate da parte di gente scopertasi improvvisamente esperta di buchi neri e fisica quantistica quando fino al giorno prima credeva che fare il fisico significasse aprire una palestra (fonte, fonte, fonte, fonte, e dell'ultimo anche i commenti dei lettori se volete deprimervi sul livello dei vostri colleghi umani). Il risultato è noto. Siamo ancora tutti qui, gli scienziati a lavorare a LHC e certi altri ancora a scrivere articoli sull'acceleratore che potrebbe distruggere il mondo. Non proprio tutti, in realtà. Qualcuno manca, perché all'epoca ci furono addirittura alcuni suicidi in concomitanza dell'inizio del funzionamento di LHC, commessi da gente terrorizzata dalla fine del mondo imminente (fonte).

Una delle cose che andava alla grande, all'epoca, era ripetere come un mantra che a LHC si sarebbe riprodotto il big bang (fonte). Mi ricordo una locandina di giornale che dopo l'accensione di LHC, titolava: "Il mondo sopravvive alla replica del big bang". Poveri idioti: non sapevano nemmeno che quello che era successo quel fatidico temutissimo giorno era soltanto l'iniezione di uno sparuto mucchietto di protoni dentro LHC, senza accelerarli e senza nemmeno fargli fare un giro completo.

Dall'attesa spasmodica che, complice la stampa, si era creata per "l'esperimento" (che esperimento invece non era, ma soltanto la prima accensione dell'acceleratore) appare chiaro come certi giornalisti credano che si costruisca un acceleratore come LHC, ci si impieghino 15 anni di lavoro e poi lo si accenda come si accende un'aspirapolvere, si attacchi la spina e via, funziona tutto al primo colpo, si rifà il big bang e si finisce in tempo per pranzo.

E' la visione da film di fantascienza di bassa lega che certi media hanno della scienza, dovuta all'ignoranza dilagante sul funzionamento dei meccanismi che regolano la ricerca scientifica. Sì perché nella scienza vera per realizzare un esperimento di quel livello si controlla, si ricontrolla, si aggiusta, si perfeziona, si fanno prove, si sbaglia, e i risultati necessitano di anni e anni di misure e di analisi. Certi giornalisti credono invece che fare scienza sia come nei film, dove lo scienziato va giù in cantina, attacca un paio di cavi, si trasforma in mosca, e per quando la moglie scola la pasta è già di nuovo umano con la doccia fatta.

Non voglio quindi mettermi a confutare quelli che dicono che LHC è un portale verso altre dimensioni (fonte), che i terremoti sono causati da LHC (fonte), che gli aerei sono fatti precipitare dal CERN (ebbene sì, fonte!) e altre amenità simili. Sarebbe come mettersi a confutare che la luna è fatta di Emmental. Confutare le affermazioni di questa gente, che pure gode di un nutrito gruppo di sostenitori (in genere quelli che credono anche alle scie chimiche, ai microchip sottopelle e a tutto il pacchetto all-inclusive di scemenze del complottaro moderno) significa dare una qualche dignità ai loro deliri.

Voglio invece discutere alcuni aspetti sulla sicurezza di LHC, ovvero quelle affermazioni che fanno preoccupare la gente che pur non credendo a queste idiozie planetarie, tuttavia resta sospettosa di fronte a una macchina che viene loro descritta come potenzialmente pericolosa, complice il modo medievale con cui certi media parlano di scienza. Quindi passiamo in rassegna i punti che secondo me vale la pena analizzare, anche perché nascondono aspetti molto interessanti dal punto di vista scientifico.

A LHC si riproduce il big bang. Risposta secca: a LHC non si riproduce nessun big bang. Qui, devo dire, un po' di colpa ce l'hanno anche alcuni scienziati che, intervistati, non si rendono conto che certe frasi possono essere interpretate da un non addetto ai lavori in modo completamente distorto e sbagliato. Non sappiamo nemmeno cosa sia stato il big bang, anzi, non sappiamo nemmeno se sia avvenuto, che cavolo potremmo mai riprodurre?

Le cose stanno invece così. Sappiamo che nel passato, quasi 14 miliardi di anni fa, l'universo era molto diverso da quello odierno. Immensamente più caldo e denso, non esistevano stelle né galassie, né tantomeno pianeti, e i futuri complottari, così come il gruppo Bilderberg, erano disgregati nelle particelle che rappresentano i componenti fondamentali della materia. Essi (i componenti fondamentali) urtavano continuamente fra loro, e a causa dell'altissima temperatura gli urti avvenivano ad altissima energia (alta temperatura = alta energia negli urti fra particelle, come in un qualunque gas). In parole povere quando sbattevano fra loro (e lo facevano molto spesso) le particelle che riempivano l'universo di quell'epoca sbattevano di brutto! Quelle condizioni così estreme caratterizzavano l'universo ovunque quasi 14 miliardi di anni fa. Nel frattempo l'universo si è raffreddato passando da temperature di miliardi di gradi a appena 3 gradi Kelvin, cioè poco sopra lo zero assoluto, e quelle condizioni così estreme nell'universo odierno ovviamente non esistono più. Però oggi disponiamo di uno strumento, LHC, capace di riprodurre non l'universo di allora, cosa assolutamente priva di senso, ma le caratteristiche di quelle collisioni che un tempo erano la norma. A LHC si fanno urtare singoli protoni fra loro, due alla volta, protone contro protone, e l'energia di questi singoli urti corrisponde all'energia di ognuno di quegli urti che avvenivano continuamente e ovunque nell'universo di 14 miliardi di anni fa.

Quindi ogni collisione fra particelle che avviene a LHC riproduce, in termini energetici, una collisione tipica di quelle che caratterizzavano l'universo primordiale. UNA collisione fra due protoni alla volta. Niente a che vedere con tutto l'universo! Quindi si capisce che non si riproduce nessun big bang (una frase totalmente priva di senso, che anche uno scienziato in tv sotto i riflettori dovrebbe aborrire!) ma piuttosto si riproducono, localmente, in laboratorio, in un solo punto submicroscopico e per un brevissimo istante, le condizioni che esistevano ovunque nell'universo quando questo era appena nato, in termini di energia dei singoli urti fra particelle.

A LHC si raggiungono temperature di centinaia di milioni di gradi. Collegato a quanto detto sopra, a volte si dice quindi che a LHC si raggiungono temperature spaventose, maggiori delle temperature che si trovano all'interno delle stelle. Di nuovo gli scienziati, spesso, dicono questo nelle loro interviste. Se facessero qualche corso di comunicazione prima di farsi intervistare si renderebbero conto che dopo un'affermazione del genere automaticamente il cittadino medio pensa: "Cazzo, ma allora la dentro c'è una cosa pericolosissima! C'e' un mostro a temperatura spaventosa! E se ne perdono il controllo cosa può succedere?". Probabilmente lo penserei anche io se non lavorassi a LHC, e se non sapessi niente di fisica.  Quantomeno mi verrebbe il dubbio di capire che cavolo c'è la dentro, perché detto così qualche dubbio ti viene! E invece quello che intendono è sempre ciò che si diceva prima a proposito del big bang, e cioè che le energie delle singole collisioni a LHC corrispondono alle energie che si avrebbero in un gas, come quello dell'universo primordiale, la cui temperatura era effettivamente molto maggiore di quella dell'interno del sole. Ma a LHC avvengono singole collisioni fra due protoni, una alla volta, e non esiste nessuna sfera incandescente e anzi, la temperatura all'interno degli esperimenti di LHC è la solita temperatura ambiente.

A LHC si raggiungono le più alte energie mai raggiunte. Lo scienziato da talk show che si improvvisa divulgatore dice questo credendo che la gente pensi "accidenti so' forti 'sti scienziati oh!" E invece il cittadino si spaventa, e scrive su Facebook che "Basta! non è possibile! Bisogna fermare questi scienziati pazzi!". Infatti, e non ci vuole molto a capirlo, la parola "energia" fa subito pensare al fatto che "potresti non saper controllare questa energia". E il cittadino qualunque, direi anche comprensibilmente, si chiede cosa potrebbe succedere in questo caso. Facciamo quindi un po' di chiarezza anche su questo aspetto.

Nel fascio di protoni a LHC ogni protone ha un'energia di 6.5 TeV, ovvero 6.5 milioni di milioni di elettronvolt. L'elettronvolt è l'energia che acquista un protone quando è accelerato da una pila di 1Volt. A LHC è come se ogni protone che circola al suo interno fosse stato accelerato da una pila di 6.5 milioni di milioni di Volt. A quanto equivale questa energia, in termini che possiamo comprendere? Più o meno a quella di un moscerino in volo. Che delusione, vero? Tutta questa macchina enorme e costosissima (ma è veramente costosissima? fonte) per dare alle particelle l'energia di un moscerino! Ma che ci raccontano quindi questi scienziati quando ci declamano le meraviglie di LHC? Non bastava una Panda per battere tutti i record?

Beh, in genere si dimenticano di dire, gli scienziati da talk show, che quell'energia, pari all'energia di un moscerino in volo, è concentrata su un solo protone. E' questo che rende quell'energia enorme. Irrisoria se confrontata con le energie di tutti i giorni, ma enorme perché è l'energia di una sola particella! Una Panda o un Tir hanno un'energia incredibilmente più grande, ma questa energia è suddivisa su tutte le particelle che li compongono, che sono qualcosa come un miliardo di miliardi di miliardi. E se dividete l'energia di un Tir per un miliardo di miliardi di miliardi, ad ogni protone viene ben poco. Invece l'energia conferita ai protoni di LHC è un'energia irrisoria rispetto anche solo a quella di uno scappaccione, ma incredibilmente grande per una particella soltanto.

E dentro LHC circolano circa 2000 "mucchietti" di protoni, tutti viaggianti praticamente alla velocità della luce, tutti alla stessa energia. E ognuno di questi "mucchietti" contiene circa 100 miliardi di protoni. In totale l'intero fascio di protoni di LHC trasporta circa 360 milioni di Joule di energia. Un quarto dell'energia di un eurostar che va a 300 all'ora. Un'energia grande, certo, ma niente a che vedere con le panzane dei fasci di LHC che sarebbero capaci di trapassare la terra come se fosse burro e distruggere intere città dall'altra parte del globo. La bomba di Via D'Amelio, tanto per dirne una, era decisamente più potente, e sarebbe opportuno che ci preoccupassimo di cose del genere, che purtroppo sono reali, piuttosto che dei pericoli di LHC. Nel caso ipotetico in cui LHC dovesse perdere il controllo del fascio di protoni l'unica cosa che succederebbe di grave sarebbe che si romperebbe LHC. Ed è per questo che ci sono miriadi di dispositivi che monitorano il fascio di particelle. In ogni caso, essendo sottoterra, e non essendoci nessuno in giro dentro al tunnel dell'acceleratore mentre questo funziona, la cosa finirebbe solo con un acceleratore da riparare. Una gran scocciatura per i fisici, ma un evento assolutamente insignificante per tutti gli altri.

Se lo hanno costruito 100 metri sottoterra significa che è pericoloso. Il motivo per cui LHC è costruito 100 metri sottoterra, nella campagna fra Francia e Svizzera, non è affatto, come sostengono i superesperti di Facebook, perché è segretissimo  nonché pericolosissimo. Il tunnel che adesso ospita LHC era già stato costruito in precedenza negli anni 80 per ospitare l'acceleratore del CERN chiamato LEP (Large Electron Positron collider). Dismesso il LEP, ci hanno messo dentro LHC. E' costruito così sottoterra perché in superficie sarebbe dovuto passare attraverso strade, cittadine e case, e dire a una tranquilla famigliola di Prevessin che un acceleratore di protoni sarebbe passato nel loro soggiorno (come Tognazzi e Adolfo Celi su Amici Miei, quando davanti alla chiesa del paese dicono al prete: "L'autostrada passerà qui!") non era il caso. Quindi lo hanno fatto sotto terra. Però si sono accorti che la roccia appena sotto la superficie era molto dura, mentre in profondità era molto più facile da scavare, per cui conveniva fare dei pozzi per andare giù e poi, una volta sotto, fare tutto il giro. Una semplice questione di costi e convenienza, quindi.

A LHC si può creare un buco nero che distruggerà la terra. Il buco nero! La paura delle paure! Veramente in un urto fra protoni a LHC potrebbe prodursi un buco nero, tanta è l'energia a disposizione, e questo buco nero potrebbe sprofondare sotto terra e, come un verme dentro una mela, ciucciare piano piano tutta la terra fino a farla svanire di colpo in un botto? Se fosse possibile sarebbe come dare una possibilità all'autodistruzione dell'umanità, e Il CERN ha preso talmente seriamente questa affermazione da formare un gruppo di studio e scriverci un report dedicato (fonte, con molte referenze interessanti alla fine).

Vediamo come stanno le cose, perché anche qui c'è molta confusione. Da quello che ne sappiamo di fisica non esiste alcuna possibilità di creare un buco nero di quelli di tipo astrofisico, che poi si ingrasserebbe a spese della terra risucchiandoci tutti dentro di sé. L'energia disponibile a LHC in ogni collisione fra protoni è 10 alla 14 (cento milioni di milioni) volte inferiore  a quella necessaria per produrre un buco nero "standard" in un urto fra protoni. Affinchè due protoni urtandosi possano formare un (mini) buco nero dovrebbero avere quella che si chiama l'energia di Planck, e a LHC siamo mille miglia distanti da una cosa del genere. Lo so, leggete e siete perplessi, vero? Vi chiedete: ma come, io mi aspettavo che dicesse: "ma che buco nero! E' una stronzata e basta, figuriamoci!". E invece vi trovate di fronte a frasi del tipo "da quello che ne sappiamo...". E allora adesso vi butto il carico che vi farà venire il coccolone: a LHC non si possono produrre buchi neri "classici" a partire dalla densità di energia concentrata in una collisione, cioè quei buchi neri che si ciucciano le stelle, ma, in line di principio, si potrebberoo invece produrre buchi neri submicroscopici di altro tipo, se, metti caso, certe teorie fossero vere. Non solo, ma vengono addirittura cercati! Anzi, addirittura si spera che vengano prodotti buchi neri microscopici! (fonte) perché sarebbero la prova dell'esistenza di nuovi interessantissimi fenomeni fisici.

Come - direte - Ma siete scemi? Ma sono fuori di testa questi scienziati?! Allora avevano ragione quei due che hanno intentato causa al CERN! Hanno ragione tutti i complottari del web! Siete voi i pazzi, voi di LHC!!!

Simulazione di come potrebbe apparire il decadimento di un mini  black hole nell'esperimento ATLAS a LHC. Centinaia di particelle verrebbero prodotte in modo collimato in svariati "jet".

Anche in questo caso, facciamo un po' di chiarezza. Perché, nonostante sia in linea di principio possibile creare buchi neri microscopici, se certe teorie dovessero risultare vere (cosa tutt'altro che certa!) gli scienziati non si preoccupano? Tranquilli, ricordatevi sempre che anche gli scienziati tengono famiglia, vogliono bene ai figli, e non sono matti. E quindi perché questi eventuali buchi neri microscopici, ammesso che esistano, ammesso che si possano produrre a LHC, non sarebberio pericolosi ma solo incredibilmente interessanti da studiare?

Alcuni, credendo di tranquillizzare chi si preoccupa, rispondono che i buchi neri microscopici, appena prodotti, sono soggetti a evaporare immediatamente, emettendo la cosidetta "radiazione di Hawking". Lo ha predetto Hawking, appunto, che i buchi neri, quando arrivano a essere submicroscopici, come quelli che eventualmente potrebbero essere prodotti a LHC, pufff, scompaiono in un tempo infinitesimo emettendo uno sputacchio di innocue particelle. I fisici sono convinti che questo accadrebbe anche agli eventuali buchi neri submicroscopici producibili a LHC. E quindi si può stare tranquilli per questo?

Beh, se le cose fossero realmente così, se l'unica garanzia fosse che l'ha detto Hawking e i fisici per questo "ne sono convinti", io per primo probabilmente direi: LHC, tiè!!! (gesto con il palmo della mano sinistra che percuote l'incavo del braccio destro causando anche un temporaneo arrossamento della pelle, prodotto dalla veemenza del movimento). Chi se ne frega se l'ha detto Hawking! Sara' pure un genio, ma se si e' sbagliato? Non è che se uno si chiama Hawking allora non sbaglia mai! E se dovesse venire fuori che ha sbagliato una semplificazione o un minimo comune multiplo, come al liceo? Se dovesse aver dimentiicato un pigreco da qualche parte, che nei conti dei fisici teorici i pigreco sono come il prezzemolo? Lasciamo il destino dell'umanità nelle mani di un calcolo su una cosa (l'evaporazione di un micro buco nero) che nessuno, ma proprio nessuno ha mai sperimentato? A me fanno ridere quelli che, nei blog, attaccano i complottari dicendo "ma c'è la radiazione di Hawking! I buchi neri microscopici evaporano subito!" Evaporano sticazzi! Lo hai mai visto tu un buco nero evaporare? Qualcuno lo ha mai visto?

Non è per questo che ci fidiamo di LHC. Non è per la parola di Hawking, con tutto il rispetto! Il motivo per cui gli scienziati dormono sonni più che tranquilli, e chiunque altro deve dormirli, anche con LHC che va a massimo regime, è che LHC ha già funzionato a manetta per 5 miliardi di anni! "Ecco - direte - lo abbiamo perso!"  Sì invece, perché le collisioni che avvengono artificialmente dentro LHC sono assolutamente identiche a quelle che avvengono in natura, senza intervento umano, nei raggi cosmici. I raggi cosmici sono protoni, come quelli di LHC (i protoni sono tutti assolutamente identici) che viaggiano ad alta energia (e quindi praticamente alla velocità della luce)  provenendo dallo spazio, da stelle o altre sorgenti astronomiche distanti, e che, quando arrivano dalle nostre parti, sbattono contro i protoni che si trovano davanti quando entrano nella nostra atmosfera. Protone contro protone, esattamente come a LHC. E fra i raggi cosmici ce ne sono alcuni che hanno energie pazzesche, molto maggiori di quelle raggiungibili a LHC. E quindi in pratica la natura ha fatto funzionare LHC in modo naturale da sempre, da quando esiste la terra. Si stima che il bombardamento dei raggi cosmici sulla terra nel tempo equivalga a diverse decine di interi progetti LHC, in termini di numero di urti alle stesse altissime energie. La differenza è che è più pratico studiare queste collisioni con un acceleratore, piuttosto che con i raggi cosmici, perché si può decidere il punto dove gli urti avvengono, mentre nei raggi cosmici accadono come e dove gli tira alla natura. Una volta sopra Sanremo, una volta sopra le Maldive, una volta sopra Sydney... Un po' scomodo inseguirli con un apparato sperimentale che pesa qualche migliaio di tonnellate.

Lo spettro (misurato) dell'energia dei protoni nei raggi cosmici che arrivano dallo spazio. Le freccette in alto indicano le energie corrispondenti agli urti fra protoni a LHC o in altri acceleratori. I raggi cosmici più energetici, sebbene rari, hanno energie che, nel sistema del centro di massa della collisione, quello realmente rilevante per questa discussione, sono quasi 100 volte superiori alle energie massime di LHC.

E quindi se le collisioni fra protoni a LHC fossero così pericolose da produrre buchi neri o altre quisquiglie capaci di distruggere la terra, noi semplicemente adesso non saremmo qui, perché ci avrebbe già pensato la natura molto prima di noi. E non solo non ci sarebbe la terra, ma nemmeno il sole, che ancor più della terra, essendo molto più grande, intercetta continuamente protoni dei raggi cosmici ad altissima energia, comportandosi come un mega LHC. E allo stesso modo non ci sarebbero gli altri pianeti e le stelle, tutti fagocitati da questi ipotetici mini buchi neri. La conclusione quindi, data non dalla teoria, né di Hawking né di nessun altro, ma dal risultato di qualche miliardo di anni di esperimenti fatti dalla natura a nostra insaputa, è che, anche qualora questi buchi neri o che altro dovessero prodursi negli urti di LHC, che evaporino come dice Hawking o che facciano qualunque altra cosa, prevista o non prevista dalle teorie, in ogni caso non costituirebbero pericolo alcuno. Però sarebbero uno strumento fantastico per studiare un settore della fisica fondamentale finora completamente inesplorato e sconosciuto.

 
PS: il CERN è talmente serio su queste cose da fare quasi tenerezza. Invece di ignorare questi dementi e lasciarli ai loro deliri, dedica intere pagine a spiegare a chi vuole saperne di più come stanno realmente le cose. Ad esempio questa.