L’energia elettrica arriva silenziosa, sicura, disponibile. E’ con questa forma d’energia che i sogni più avventurosi, le fantasie più audaci, fino a poco tempo fa impensate, si realizzano sulle colline di Frascati, in mezzo agli ulivi e ai pini della nostra bella Italia, dando libero campo alla fantasia della natura.
Immaginate di avere qualcosa di simile ad un tubo catodico televisivo, lungo 60 metri, capace di accelerare elettroni emessi da un filamento incandescente, simile a quello che esisteva nelle vecchie televisioni. Quando nella televisione gli elettroni urtano lo schermo per produrre l’immagine, per esempio, di Demi Moore, sono spediti in un tubo circolare, tenuti insieme su una traiettoria circolare, del diametro di 30 m, da una successione di campi magnetici prodotti con una serie d’elettrocalamite disposte in circolo. Gli elettroni sono leggeri e basta una piccola forza per farli muovere alla velocità della luce, 300000 km ogni secondo. E’ con questa velocità che sono immagazzinati per un tempo di 20 minuti nel canale magnetico.
Non è già di per sé un fatto straordinario riuscire a mettere in un tubo, sotto vuoto, degli oggetti microscopici che compiono 3 milioni di giri per secondo? Ma c’è di più, molto di più.
Immaginate di usare gli elettroni accelerati uscenti dal tubo catodico e di inviarli su una piastra di Tungsteno, è il materiale con il quale si fanno anche i filamenti delle lampadine. La fantasia della natura si scatena e un fatto straordinario accade. Gli elettroni frenati dagli urti sugli atomi di Tungsteno emettono luce e questa….miracolo, improvvisamente scompare “costruendo” un elettrone ed un antielettrone! L’aveva detto Einstein che la massa non è altro che una forma d’energia condensata, E=mc2! L’energia luminosa scomparendo si trasforma nella massa di un elettrone e di un antielettrone che non esistevano! E’ la creazione di un elettrone che resterà poi per sempre nell’universo, come tutti gli altri elettroni. Non è straordinario!? Di nuovo, c’è di più, molto di più.
Insieme all’elettrone compare, nello stesso istante come per magia, un antielettrone, detto positrone perché ha carica elettrica positiva. Compare dal nulla l’antimateria! Come nel cilindro di un prestigiatore scompare la luce e si creano materia ed antimateria. Secondo voi l’aveva immaginato Giulio Verne? Non credo, ma è realtà, non fantasia. Gli antielettroni, ne sono prodotti decine di miliardi per secondo, sono impacchettati, inseriti nel canale magnetico, fatti circolare in verso opposto rispetto a quello degli elettroni già immagazzinati. L’antimateria può essere costruita ed immagazzinata in “scatole” costruite con campi magnetici, come succede nell’acceleratore DAFNE dei Laboratori Nazionali di Frascati, ci rimane finché si spengono i campi magnetici o, ed è questo il caso che c’interessa, entra in contatto con la materia. Nel canale magnetico circolare di DAFNE elettroni e positroni circolano in verso opposto e quando un elettrone si scontra con un positrone un altro miracolo accade, forse altrettanto meraviglioso della comparsa dell’antimateria. Ecco cosa succede, mi direte poi se ci credete.
L’elettrone ed il positrone “scompaiono” ed appare un tipo particolare di luce, in gergo si chiama “fotone virtuale”, è un condensato d’energia capace di trasformarsi in tempi brevissimi in un’altra forma di materia, i quark! Incredibile vero? Vi sto dicendo che abbiamo trasformato l’energia elettrica in quark! Se non ci credete venite a vedere. La trasformazione dell’energia in materia e viceversa è un fatto naturale, come la vita, la pioggia, il vento, il calore del sole, le stagioni. Così, come tutte le cose naturali avvengono, quando si realizzano le condizioni che lo permettono, i 2 quark, una volta chiamati all’esistenza (!), si comportano come le leggi della fisica richiedono e si legano per formare un atomo “speciale”, costruito con un quark di carica elettrica -1/3 ed un anti-quark di carica elettrica +1/3. Questo “atomo speciale” si chiama mesone  (mesone fi). Sono prodotti 5000 mesoni  in un secondo. E’ la fabbrica dei mesoni! Sembra un gioco magico, uno spettacolo pirotecnico, la natura che si scatena fino a farci toccare con mano i suoi più profondi segreti, è di questo, appunto, che si parla, dei segreti della natura. C’è una gran domanda alla quale ancora non siamo riusciti a dare una risposta. Per quale ragione l’antimateria, prodotta così copiosamente nei nostri laboratori, non si osserva in natura? Come mai non esistono antimondi, antisistemi solari, antigalassie? Ovunque si guardi, sia nello spazio che nel tempo, non troviamo antimateria. In laboratorio, invece, materia ed antimateria si creano, o spariscono, insieme, hanno lo stesso “diritto” all’esistenza.
Come mai in natura troviamo solo la materia? Questa è la domanda. La natura ci nasconde ancora profondi segreti, per questo usiamo la fabbrica dei mesoni, per costruire la materia e l’antimateria insieme ed osservarle con i nostri strumenti, nella speranza di misurare la differenza di comportamento che deve esistere tra loro.
I mesoni  prodotti sono particelle instabili che hanno una durata di vita brevissima, come noi che, se ci pensiamo bene, abbiamo una durata di vita brevissima. Cento anni confrontati con la storia della terra o dell’Universo non sono niente, eppure esistiamo, con le nostre speranze, i problemi, la vita. I mesoni  esistono per un tempo molto breve, ma sono particelle reali, come noi. Esistono finché si disintegrano in due particelle di massa circa la metà di un protone, i mesoni K. Al momento del decadimento, cioè della disintegrazione, si produce un’onda di materia, costruita dalle due particelle insieme, una sfera d’energia che si espande come nell’esplosione dei fuochi artificiali in cielo, finché, altro miracolo (!) l’onda d’energia si trasforma in altre particelle, mesoni leggeri, elettroni, neutrini che sono finalmente misurati dagli strumenti dei ricercatori. E’ il paese delle meraviglie. Energia e materia si trasformano una nell’altra con estrema facilità, particelle mai esistite prima sono prodotte, che a loro volta si trasformano in altre particelle(!) e che si comportano come onde di materia seguendo le stesse leggi naturali che hanno determinato la forma del nostro universo, la formazione delle galassie, il funzionamento del sole, la vita, noi stessi. A questo serve la fabbrica dei mesoni, a studiare la natura e forse a conoscere meglio noi stessi. La ricerca dell’ignoto, la curiosità, il desiderio di scoperta sono parte della nostra umanità. La fabbrica dei mesoni, infatti, non è chiusa in una torre d’avorio, lontana dalla realtà dei Castelli Romani. Circa 400 dipendenti, 700 ricercatori italiani e stranieri provenienti da altri laboratori ed Università, 3500 visitatori l’anno, la fanno vivere e funzionare, portando nell’area di Frascati competenze tecniche, cultura, tecnologia e, in definitiva, ricchezza. La fabbrica dei mesoni è talmente immersa nella realtà locale che il direttore dei LNF non può fare una passeggiata in centro a Frascati senza incontrare almeno tre dipendenti!
E’ grazie a loro, agli scienziati, agli ingegneri, ai tecnici, all’amministrazione, alla loro professionalità e senso di responsabilità, che un sistema così complesso può funzionare.

scritto da Mario Calvetti |