Da Santa Maria a Monte al lavoro al Cern: il sogno nato in gita scolastica e diventato realtà

La passione per i numeri è nata fra i banchi di scuola, nelle aule del liceo scientifico XXV aprile di Pontedera. È da lì che la prima volta Sabino Zagaria, 24 anni, di Santa Maria a Monte è partito per il CERN, l’Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare, il più grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle.

Quando è partito per la prima volta era soltanto in visita con la scuola e mai avrebbe pensato che nel giro di qualche anno sarebbe finito a lavorare in quell’enorme centro di ricerca, grande quanto un paese, che per una mente scientifica è il massimo a cui aspirare. Sabino è uno studente di ingegneria meccanica all’Università di Pisa e da otto mesi lavora al Cern per preparare la sua tesi magistrale. Noto a tutti per il suo acceleratore di particelle e per le numerose scoperte fatte in questo centro internazionale che hanno davvero cambiato il mondo (lì è stato inventato il World Wide Web, prima piattaforma web sviluppata, grazie alla quale state leggendo questo articolo), questo luogo è punto di ritrovo per alcune delle menti più brillanti del mondo scientifico e in passato ha “partorito” diversi premi Nobel. Tra le altre cose, anche in questi giorni, il contributo del centro di ricerca alla lotta contro il coronavirus è quantomai fondamentale: è in fase di sviluppo un nuovo prototipo di ventilatore polmonare.

Allora Sabino, tu che lo vivi dall’interno, ci spieghi cos’è il Cern e di cosa si occupa? Perché è così famoso?

Sicuramente è divenuto estremamente noto grazie alla scoperta del bosone di Higgs nel 2012. Ma ciò che maggiormente affascina di questo luogo sono senz’altro le condizioni estreme a cui riesce ad operare: i numeri con cui si ha a che fare negli esperimenti del Cern sono sempre impressionanti o perché incredibilmente piccoli o, al contrario, perché tremendamente enormi.

Situato al confine franco svizzero, nei pressi della città di Ginevra, il Cern è il centro di ricerca sulla fisica delle particelle più grande del mondo. Istituito nel 1954, è stato fra le prime organizzazioni internazionali europee ed è diventato un modello esemplare di collaborazione internazionale: conta più di 18mila affiliati provenienti da più di 60 nazioni. Il Cern si occupa di ricerca fondamentale, cioè esplorare la natura per dare risposta alle domande più fondamentali che essa ci pone. Per esempio, scandagliare la materia e cercare di capire meglio di cosa siamo fatti noi e tutto ciò che ci circonda.

L’esperimento principale presente al Cern è il Large Hadron Collider (LHC), tradotto letteralmente “grande collisore di adroni”, un enorme e potente acceleratore di particelle: un tunnel circolare lungo ventisette chilometri, scavato cento metri sotto terra che ospita le attrezzature per accelerare, guidare e osservare le particelle. Due fasci di particelle (protoni o di nuclei di piombo) vengono accelerati da campi elettrici pulsanti e tenuti in orbita da potentissimi e costosissimi magneti, raggiungendo quasi la velocità della luce, in direzioni opposte.

Giusto qualche numero: si pensi che nelle condizioni di regime i fasci percorrono ben 11mila giri al secondo e che nel punto in cui avviene la collisione l’energia è tale che si genera una temperatura 100mila volte maggiore di quella del centro del sole. Oltre a ospitare il punto più caldo del sistema solare, i magneti di LHC sono tenuti a una temperatura di meno 271 gradi Celsius, prossima allo zero assoluto e più freddo dello spazio interstellare. Queste temperature estreme servono a far diventare superconduttori i fili attraverso cui scorrono le enormi correnti elettriche necessarie a generare i campi magnetici.

I fasci vengono poi fatti interagire tra di loro dentro a dei grandi rivelatori di particelle, sensori che, come delle grandi macchine fotografiche, osservano cosa succede nella collisione e istantanea frammentazione in particelle più leggere. I due rivelatori principali, ATLASe CMS, hanno dimensioni colossali: Atlas è lungo 46m e alto 26, mentre Cms, anche se più piccolo, pesa 14mila tonnellate (circa quanto 50 Boeing 747 a pieno carico e più della Tour Eiffel). Delle vere e proprie cattedrali sotterranee. Migliaia di scontri al secondo vengono catturati e i loro dati registrati in batterie di computer, e di qui trasferiti alla GRID, un’evoluzione del web che, condividendo potenza di calcolo e archiviazione, consente ai fisici di tutto il mondo di analizzare i dati degli esperimenti e studiare le particelle create nella collisione.

Ma chi finanzia il Cern? Chi lo dirige?

La collaborazione internazionale è costituita oggi da 23 stati membri. Ogni stato contribuisce economicamente per finanziare le attività di ricerca che vi si svolgono. L’Italia, stato membro e fondatore, è uno dei paesi che contribuisce maggiormente sia in termini di capitale che di presenza di personale e fornitori. Dati alla mano, il contributo economico italiano nel 2019 è stato di 118 milioni di franchi svizzeri, equivalente a circa il 10 per cento del budget annuo del Cern.

Attualmente la direttrice generale è una fisica ricercatrice italiana, Fabiola Giannotti, prima donna a ricoprire questo ruolo che le è appena stato rinnovato.

Ok, ma alla fine di tutta questa ricerca, rimane qualcosa per la vita di tutti i giorni?

Certamente. Il Laboratorio svolge un ruolo decisivo nello sviluppo delle tecnologie del futuro: dalla scienza dei materiali all’informatica, elettronica, applicazioni mediche, eccetera.

Nella fase di costruzione i primi vantaggi andarono all’industria italiana alla quale furono commissionate diverse infrastrutture e ancora oggi il Cern spinge le capacità industriali ai loro limiti ed è un importante banco di prova per l’industria europea. Più famoso di tutti Internet: se utilizzate ogni giorno il World Wide Web, sappiate che fu inventato nel 1989 da loro per scambiarsi i dati e poi reso pubblico in seguito. Molti contributi si hanno anche in campo medico: esempi sono la PET(Positron Emission Tomography) e la RM (Risonanza Magnetica) e molte altre tecniche di lotta al cancro che utilizzano fasci di particelle per trattare le cellule tumorali. Altri utilizzi si hanno nell’archeologia e restauro, nella tecnologia dei materiali, microscopia, areospace, sicurezza industriale.

Anche in queste settimane il Cern si è attivato con una task force dedicata a contrastare la diffusione del covid 19. Nata a fine marzo, ha ricevuto diversi input e suggerimenti che spaziano dai gel sanificanti a nuovi strumenti in campo medico. E’ in fase di sperimentazione anche un nuovo prototipo di ventilatore sviluppato dalla task force.

Invece cosa ci fa un ingegnere in un laboratorio di fisica? Tu di cosa ti occupi?

Il Cern svolge un ruolo importante nella formazione tecnica avanzata, offrendo una vasta gamma di programmi di formazione a moltissimi giovani scienziati o giovani ingegneri. Molti di essi continuano la loro carriera nell’industria, dove l’esperienza di lavoro nell’alta tecnologia in ambiente multinazionale è molto apprezzata. A dire il vero, il Cern assume 10 volte più ingegneri e tecnici che fisici ricercatori e questo è dovuto alla complessità delle macchine necessarie alle operazioni di ricerca che richiedono lunghe e complesse fasi di progettazione, sviluppo, costruzione, operazione e manutenzione.

Attualmente io lavoro in un gruppo che si occupa di sistemi gas che forniscono delle particolari miscele di gas ai rivelatori di particelle di LHC.

Come si fa ad accedere al Cern? Si può visitare?

Certamente, il Cern è totalmente pubblico e visitabile. Oltre alle aree sempre accessibili come il Globo della Scienza e il museo Microcosmo, è possibile prenotare delle visite ed entrare all’interno del laboratorio per visitare alcuni apparati sperimentali. Nei periodi di Shut down, come adesso, in cui l’acceleratore è spento per attività di manutenzione e upgrade, è addirittura possibile scendere nelle caverne sotterranee per farsi impressionare dalla maestosità di uno dei rivelatori. Chiaramente le richieste di prenotazione sono tantissime e potrebbe essere tutto pieno per mesi. Al momento, ovviamente, le visite non sono possibili, dato che le attività del laboratorio sono ridotte al minimo a causa dell’emergenza coronavirus. E’ una misura cautelativa adottata per confinare la diffusione del virus in questo ambiente multiculturale dove attingono persone un po’ da tutto il mondo.

Inoltre, il Cern è in costante ricerca di personale e offre opportunità sia per studenti universitari interessati a trascorrere un periodo di tirocinio o studio (retribuito), sia per professionisti in svariati settori: ovviamente fisica e ingegneria, ma anche informatica, lingue, giurisprudenza, economia e amministrazione. Per accedere dunque basta dare un’occhiata alle opportunità pubblicate periodicamente.

Progetti per il futuro?

Bella domanda. Vivere all’estero è certamente molto stimolante e istruttivo: si impara a sviluppare senso critico verso le abitudini e dinamiche del nostro Paese e allo stesso tempo si impara ad apprezzare la nostra cultura. Altrettanto stimolante è lavorare in un ambiente di altissimo livello così multiculturale e dinamico: è bello contribuire come giovane italiano. Molte persone mi suggeriscono di scappare dall’Italia, ma personalmente, pur essendo aperto a ogni opportunità, non sono sicuro che vorrei finire per essere un “cervello in fuga”. Amo il nostro Paese e sogno di contribuire alla sua crescita dall’interno, anche se questo, certo, vuol spesso dire rinunciare a condizioni migliori. Sono curioso di scoprire cosa il futuro mi riserverà e pronto a fare del mio meglio, come la maggior parte dei giovani italiani. Siamo uno dei Paesi in cui i giovani sono più e meglio preparati, motivati ed entusiasti, nonostante le condizioni difficili in cui il nostro sistema economico, sociale e politico troppo spesso ci costringe a dover operare.