Fine di un'era: l'unico acceleratore di particelle degli Stati Uniti chiude, aprendo la strada a nuove scoperte

Stati Uniti - Agenzia stampa Ekhbary

Fine di un'era: l'unico acceleratore di particelle degli Stati Uniti chiude, aprendo la strada a nuove scoperte

Dopo oltre un quarto di secolo di ricerche pionieristiche che hanno ridefinito la nostra comprensione della materia e dell'universo primordiale, il Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) del Brookhaven National Laboratory a Upton, New York, ha ufficialmente cessato le operazioni. La sua chiusura il 6 febbraio segna la fine di un capitolo straordinario nella fisica delle particelle americana, poiché il RHIC è stato l'ultimo acceleratore di particelle del suo genere operativo negli Stati Uniti. Tuttavia, questa conclusione non è una finalità, ma piuttosto una transizione strategica, che apre la strada all'ambizioso Electron-Ion Collider (EIC), che dovrebbe iniziare la sua era di scoperte a metà degli anni 2030.

Il RHIC, spesso affettuosamente pronunciato “Rick”, era una meraviglia dell'ingegneria e dell'impresa scientifica. Per 25 anni, i suoi due anelli hanno accelerato protoni e nuclei atomici a quasi la velocità della luce, orchestrando collisioni frontali che hanno ricreato momentaneamente condizioni simili a quelle appena dopo il Big Bang. Questi ambienti estremi hanno permesso agli scienziati di approfondire i misteri dello stato primordiale dell'universo. Il fisico Alex Jentsch ha catturato il sentimento agrodolce che circonda la chiusura, notando che richiedeva un riconoscimento ambiguo: “O festeggiare o piangere, una delle due.” In effetti, c'è molto da celebrare nell'eredità del RHIC.

Uno dei risultati più profondi del RHIC, svelato nei primi anni 2000, è stata la scoperta e la successiva caratterizzazione dettagliata del plasma di quark e gluoni (QGP). Questo stato esotico della materia, una “zuppa primordiale” di quark e gluoni, esisteva per soli pochi microsecondi dopo il Big Bang prima di raffreddarsi per formare protoni, neutroni e, infine, tutta la materia che osserviamo oggi. Gli scienziati avevano inizialmente ipotizzato che il QGP si sarebbe comportato come un gas di particelle che fluttuano liberamente. Eppure, in una sorprendente rivelazione scientifica, gli esperimenti del RHIC hanno dimostrato che il QGP era, in effetti, un liquido quasi perfetto, che esibiva una viscosità incredibilmente piccola e scorreva quasi senza resistenza. Come ha eloquentemente affermato il fisico di Brookhaven Abhay Deshpande: “Ha una personalità molto distinta… Gli piace fluire.” Questa proprietà inaspettata ha alterato fondamentalmente la nostra comprensione di come la materia si comporta in condizioni estreme.

Oltre al plasma di quark e gluoni, il RHIC ha anche fatto progressi significativi nella nostra conoscenza del protone stesso. Scontrando i protoni, la struttura ha caratterizzato meticolosamente queste particelle subatomiche, scoprendo il mondo interno sorprendentemente dinamico e complesso di questi costituenti pervasivi della materia. Contrariamente alle semplici rappresentazioni dei protoni come sfere solide di carica positiva nei libri di testo, il lavoro del RHIC, basandosi su decenni di fisica delle particelle, ha rafforzato la comprensione che i protoni sono sistemi complessi di quark e gluoni, costantemente in fermento con attività quantomeccanica. Queste particelle fondamentali, legate dalla forza nucleare incredibilmente forte, sono tipicamente inseparabili, un concetto che il fisico di Brookhaven Abhay Deshpande ha sottolineato affermando: “Le leggi della natura proibiscono loro di essere soli”, tranne durante l'esistenza fugace del plasma di quark e gluoni.

La chiusura del RHIC segna un momento significativo, poiché era l'unico acceleratore di particelle negli Stati Uniti in grado di dirigere due fasci di particelle in collisioni frontali dirette — una capacità che distingue gli acceleratori dai più semplici acceleratori di particelle. Il suo predecessore, il Tevatron del Fermilab, ha chiuso nel 2011. Tuttavia, la comunità scientifica guarda al futuro con ottimismo. Il prossimo Electron-Ion Collider (EIC) è progettato per costruire direttamente sulle fondamenta del RHIC, utilizzando gran parte della sua infrastruttura esistente e occupando lo stesso tunnel di 3,8 chilometri annidato nelle pinete di Long Island.

L'EIC promette di aprire nuove frontiere nella fisica scontrando elettroni con protoni o nuclei atomici. Questo approccio consentirà agli scienziati di creare una "visualizzazione 3D senza precedenti del protone, davvero in tutta la sua gloria", come descritto dalla fisica di Brookhaven Elke-Caroline Aschenauer. I ricercatori prevedono di ottenere profonde intuizioni sulla struttura interna del protone, potenzialmente anche scoprendo fenomeni elusivi come il "condensato di vetro colorato" che si pensa esista all'interno dei protoni. Il fisico degli acceleratori Wolfram Fischer ha fatto eco all'entusiasmo diffuso, affermando: "È lì che si trova il futuro, e spero che sarà altrettanto spettacolare."

Per molti, inclusi gli scienziati cresciuti vicino a Brookhaven e ispirati dal suo lavoro, la transizione simboleggia la continua evoluzione dell'indagine scientifica. Il momento della "pillola rossa" di rendersi conto che i protoni non erano semplici, ma complessi mondi di quark e gluoni, alimenta la ricerca incessante di una comprensione più profonda. Mentre il RHIC conclude la sua illustre corsa, la sua eredità di scoperte strabilianti alimenterà senza dubbio la prossima generazione di fisici e la ricerca rivoluzionaria pronta ad emergere dall'Electron-Ion Collider, assicurando che l'America rimanga all'avanguardia nell'esplorazione della fisica fondamentale.

Agenzia stampa Ekhbary