07:17 19 Dicembre 2018
John Lajoie, professore di fisica presso l'Università dello Utah (USA)

Un acceleratore di particelle più promettente dell’Hadron: il progetto sPHENIX

© Foto : Università nazionale di ricerca nucleare presso l’Istituto di ingegneria fisica di Mosca
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Fisici di diversi Paesi si sono riuniti all’Università nazionale di ricerca nucleare presso l’Istituto di ingegneria fisica di Mosca per discutere dell’esperimento internazionale sPHENIX, il grande progetto di una nuova piattaforma per ricerche sulla fisica delle particelle e degli ioni pesanti.

La collaborazione sPHENIX è stata creata per lavorare sul Collisore di Ioni Pesanti Relativistico (RHIC) presso il Brookhaven National Laboratory di Upton a New York. Sputnik vi riporta l'intervista a John Lajoie, professore di fisica presso l'Università dello Utah (USA), in cui si è parlato di questo nuovo esperimento.

— Professor Lajoie, quali nuove opportunità per la scienza rappresenta sPHENIX?

— Il progetto sPHENIX è stato creato per lo studio di proprietà microscopiche del plasma di quark e gluoni. Stiamo cercando di scoprire come le proprietà "a onda lunga" di questo nuovo stato della materia prendano avvio dalle sue proprietà microscopiche, cioè dalle interazioni fra quark e gluoni. Per trovare una risposta a questa domanda, ci concentriamo sulla generazione di quasiparticelle nel plasma di quark e gluoni.

Il Collisore di Ioni Pesanti Relativistico (RHIC), nel quale sarà condotto l'esperimento sPHENIX, è, in sostanza, un laboratorio per lo studio fisico delle interazioni forti e della cromodinamica quantistica (così è chiamato il settore della teoria quantistica dei campi che descrive le interazioni tra quark e gluoni).

Oltre allo studio degli scontri tra nuclei atomici, l'RHIC potrà anche far scontrare protoni e nuclei di diversi atomi. Questo ci aiuterà a capire meglio come la materia nucleare diventa plasma di quark e gluoni. Stiamo tentando di capire l'origine di questo liquido caldo, denso e quasi ideale. Penso che questi studi saranno molto interessanti.

Inoltre, saremo in grado di studiare in modo più approfondito la cromodinamica quantistica. Potremo provare a capire come è organizzato un protone. L'RHIC è l'unico acceleratore di particelle al mondo che può far scontrare tra loro protoni polarizzati. Già solo questo è interessante.

— Una volta ha detto che la comprensione dell'interazione nucleare forte, che lega il quark all'interno dei nucleoni, potrebbe portare a una rivoluzione tecnica simile a quella che ha generato nell'elettrotecnica la comprensione delle forze elettromagnetiche. Quali nuove tecnologie potrebbero nascere?

— Ottima domanda! Anche perché non c'è ancora una risposta. Nel 1865 James Clerk Maxwell ha formulato delle equazioni che sono diventate poi un punto di riferimento per la comprensione delle interazioni fondamentali presenti in natura. Le equazioni di Maxwell forniscono un quadro completo sui processi di elettrodinamica.

Se aveste chiesto a qualcuno nel 1865 come sarebbe stato il mondo cent'anni dopo quella scoperta, dubito che qualcuno avrebbe potuto prevedere il volo sulla Luna. E nemmeno i computer e i semiconduttori. Nessuno avrebbe nemmeno potuto prevedere che il mondo sarebbe diventato così com'è oggi, cioè dipendente in toto dall'elettricità. Perché allora non si conoscevano le possibilità di impiego dell'elettricità. Tuttavia, tutto ciò si è manifestato grazie alla comprensione di una delle forze principali presenti in natura. E la comprensione dell'elettrodinamica ha portato a una delle rivoluzioni tecnico-scientifiche più importanti della storia umana.

Dunque, non so a cosa porteranno l'elaborazione, la comprensione e l'applicazione delle interazioni forti, ma posso dire con certezza che il risultato sarà straordinario. Dove sarà arrivata la fisica nucleare fra 100, 150 o 200 anni? Non lo so. Ma vorrei tanto saperlo.

— Esperimenti simili a sPHENIX richiedono la collaborazione di scienziati da molti Paesi del mondo e ingenti finanziamenti. Tuttavia, il CERN, ad esempio, è riuscito a creare Internet come lo conosciamo oggi. Si può dire che progetti simili sono investimenti nel futuro della nostra civiltà?

— Internet è stato un prodotto collaterale inaspettato degli studi effettuati sulla fisica delle particelle elementari. Nessuno si aspettava che proprio quel team di scienziati che si stava concentrando sulla risoluzione di una delle questioni più problematiche della fisica potesse inventare l'internet. Un'altra invenzione rivoluzionaria, ma creata per caso.

Anche oggi ci sono simili scoperte "collaterali". Seguo diversi dottorandi. Alcuni dopo la discussione della loro tesi continuano a lavorare come fisici, altri vanno a Wall Street, altri ancora lavorano per società informatiche. Ciò significa che i fisici applicano le proprie conoscenze in progetti che sono parte integrante della nostra vita.

Gli insegnanti dedicano molto tempo agli studenti e alla ricerca, pensano che gli studenti possano portare avanti i loro studi. Ma non sempre i nostri studenti diventano fisici. Si interessano di altri settori e contribuiscono in modo significativo allo sviluppo della società.

La formazione tecnica nelle università di tutto il mondo, grazie alle quale gli studenti poi applicano il proprio pensiero critico e la propria capacità di risolvere i problemi in altri settori, è uno dei motori dell'economia nella maggior parte dei Paesi sviluppati.

— Qualcosa di simile l'ha detta anche uno dei nostri scienziati più anziani: "Nella nostra università non imparano a risolvere i problemi. Imparano a pensare".

— Sì, precisamente. Io dico sempre ai miei nuovi studenti che sono venuti all'università non per studiare la fisica, ma per imparare a pensare.

Chiaramente, sono bravi in chimica, ma questo è piuttosto un di più. La cosa principale è che imparino a pensare e a risolvere problemi complessi. Molti dei miei studenti che arrivano dopo la triennale non si rendono conto di non disporre di un ragionamento sistematico per la risoluzione di problemi complessi. Ma quando acquisiscono queste abilità, le applicano in qualunque cosa.

— Per ottenere del plasma di quark e gluoni, è necessario raggiungere temperature centinaia di volte superiori a quelle del nucleo del Sole. Come pensate di raggiungere queste temperature nell'ambito del progetto sPHENIX?

— Non intendiamo modificare le condizioni con cui si ottiene il plasma di quark e gluoni. Le condizioni dipendono in larga misura da quali particelle si scontrano, da cosa si trova nel nucleo e dall'energia prodotta dallo scontro dei nuclei. L'energia dell'acceleratore rimane invariata.

Poiché nella fase iniziale dello scontro l'RHIC ha una temperatura inferiore di quella del Large Hadron Collider (LHC), nell'RHIC ci si mette più tempo per trovare la materia formatasi nell'area di creazione delle quasiparticelle.

Per questo pensiamo che nell'RHIC vi siano condizioni più favorevoli per lo studio degli ambiti della fisica di cui si interessa sPHENIX. Mettendo a confronto le ricerche con l'RHIC e quelle con l'LHC a livelli di energia più elevati, si nota che i due sistemi si compensano l'un l'altro.  Per questo, gli scienziati hanno bisogno di entrambi gli acceleratori, ma a nostro parere l'RHIC è più promettente per lo studio degli scontri tra ioni pesanti in determinate condizioni.

Inoltre, siamo intenzionati a studiare gli stessi scontri che si effettuano sulla piattaforma PHENIX, ma in quantità molto maggiore. Non vogliamo aumentare la temperatura, ma studieremo più scontri rispetto all'esperimento PHENIX. Di fondamentale importanza è considerare la quantità di dati e il numero di scontri registrati.

— Cosa la lega ai fisici russi?

— Conosco molti di loro. Alcuni perché abbiamo lavorato al Brookhaven National Laboratory. Poi quando, molto giovane, sono arrivato al PHENIX nel 1997, ho conosciuto molti russi intelligenti e di talento che partecipavano all'esperimento. In generale, abbiamo sempre cooperato in modo molto produttivo.

— Vorrebbe ispirare gli studenti, i dottorandi e i giovani scienziati dell'Università nazionale di ricerca nucleare presso l'Istituto di ingegneria fisica di Mosca a lavorare sui suoi dati?

— Assolutamente sì. È proprio per questo che sono qui. Cerchiamo un modo per coinvolgere la vostra Università nel nostro esperimento.

Qualunque professore vi dirà che il lavoro più duro nella scienza lo fanno i dottoranti e i giovani ricercatori. Si occupano dell'analisi dei dati, di calibrare i rilevatori e di tutte le operazioni più importanti per l'analisi delle informazioni ottenute dagli esperimenti. E di giovani competenti non ce n'è mai abbastanza.

In una prospettiva a lungo termine noi desideriamo ardentemente fornire agli studenti dell'ultimo anno, ai dottorandi e ai giovani ricercatori dell'Università nazionale russa di ricerca nucleare la possibilità di prendere parte all'analisi dei dati e coinvolgere quanti più giovani possibile.    

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acceleratore, fisica, Intervista, Russia
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