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La più colossale macchina del mondo per frantumare e accelerare gli atomi Il "Nal,, è entrato in funzione a Batavia presso Chicago La più colossale macchina del mondo per frantumare e accelerare gli atomi Potrà raggiungere energie di 500 miliardi di elettronvolt, proiettando fasci di protoni a velocità vicine a quella dellaluce - Gli "urti" permetteranno di approfondire le nostre conoscenze dell'infinitamente piccolo Distanziati gli acceleratori di Serpukhov (Urss) e di Ginevra (Cern) - Costo, circa 150 miliardi di lire Il più grande acceleratore di protoni del mondo è entrato in funzione a Batavia, nei pressi di Chicago. Si chiama NAL (National Accelerator Laboratory) ed è stato progettato per raggiungere energie di 500 GeV (500 miliardi di elettronvolt). Le prime fotografie delle interazioni di protoni da 200 GeV in una camera a bolle a idrogeno sono state ottenute qualche settimana fa. In data più recente, i tecnici di Batavia sono riusciti a generare per un certo tempo un fascio da 300 GeV. Giunto a 500 GeV, il NAL diventerà l'acceleratore più potente fra tutti quelli attualmente in progetto o in via di costruzione. Per comprendere il valore di questi risultati basti pensare che i più grandi acceleratori di protoni oggi in funzione sono quelli di Serpukhov, nei pressi di Mosca (76 GeV), di Brookhaven, a New York (33 GeV), del Cern, a Ginevra (28 GeV). L'anello Il NAL di Batavia è un gigante costituito da tre acceleratori collegati a relè in modo da ottenere per gradi la sbalorditiva potenza finale. Il primo è un acceleratore lineare lungo 145 metri e dotato di nove cavità acceleratoci nel quale i protoni, immessi da un pre-iniettore di tipo Cockroft-Walton, vengono portati fino all'energia di 0,2 GeV. Subita questa prima accelerazione, i protoni entrano in un sincrotrone da 150 metri di diametro e qui, con l'aiuto di 96 magneti di grandi dimensioni, vengono mantenuti su un'orbita circolare. Nel corso di ogni ciclo il fascio acquista un'energia di 0,67 MeV (milioni di elettronvolt), fino a raggiungere — per accelerazioni successive — un'energia massima di 8 GeV. A questo punto i protoni vengono immessi nell'anello principale, il cui diametro è addirittura di duemila me ccGstri, girando nel quale a for- 1 tissima velocità (70 mila cicli in 1,6 secondi) l'energia cresce di 2,5 MeV per ogni ciclo, fino a raggiungere i 200 GeV. Una volta dotati di questa energia, i protoni escono dall'anello e imboccano un condotto rettilineo di due chilometri, al termine del quale entrano nella camera sperimentale e colpiscono i bersagli predisposti per l'esperimento. Il « mostro », come i tecnici chiamano l'enorme anello principale, costituisce naturalmente la parte più nuova del gigante. Le cavità acceleratoci sono sedici. A mantenere i protoni su un'orbita 1 stabile provvedono 1014 ma- a è i i o o o o gneti lunghi 6 metri, disposti lungo i 6300 metri dell'anello. Per realizzare i magneti è stato necessario impiegare 9 mila tonnellate di ferro e 850 tonnellate di rame. Con questi magneti è possibile generare un campo magnetico di 9 kilogauss, quanto basta cioè per ottenere un'energia di 200 GeV. Si prevede però, con opportune modifiche da attuare nel giro di qualche anno, di riuscire a generare un campo magnetico di 22,5 kilogauss, con il quale ottenere un'energia di 500 Gev. Anche la realizzazione tecnica del NAL è stata un capolavoro di bravura e di rapidità. Gli studi del « mostro » sono iniziati nel giugno 1967, il cantiere è stato aperto il 1" diceml/re 1968, i lavori potevano considerarsi ultimati nel giugno dell'anno scorso. Alla realizzazione e allo studio si sono dedicate complessivamente solo settecento persone, delle quali appena un centinaio erano fisici e ingegneri. Un vero primato di rapidità e di efficienza, tanto più che le difficoltà da superare sono state numerose e spesso anche impreviste. Si pensi alla necessità di costruire tutto sotto terra, per esempio, e nello stesso tempo di assicurare con la massima precisione l'allineamento ai vari ce '.ponenti del grande anello. ■Il terreno ha dovuto essere rinforzato in più punti per evitare cedimenti anche minir i. L'allineamento dei magneti è stato regolato con una tolleranza inferiore al millesimo di millimetro, e per farlo sono state impiegate speciali livelle a luce laser. Al momento dei primi collaudi i tecnici hanno poi constatato con meraviglia che il rendimento dell'anello risultava inferiore al previsto. La colpa era dei magneti, che si erano impregnati d'una leggera umidità filtrata all'inizio attraverso le pareti del tunnel. Tutti i magneti hanno pertanto dovuto essere essiccati e la loro impermeabilizzazione è stata velocemente rinnovata con nuovi criteri e nuovi materiali. Previsioni La realizzazione del NAL ha comportato ima spesa di 250 milioni di dollari, una cifra considerevole anche per l'Ura (Universities Research Association), che ha commissionato il colosso e che raggruppa 51 università americane e una canadese. Per favorire il NAL e reperire i fondi indispensabili ad ultimarlo, l'Ura ha dovuto fermare la costruzione del grande sincrotrone da 3 GeV in via di approntamento presso l'Università di Princeton. La scelta s'è però rivelata felice, per motivi sia di ricerca che di politica della scienza. La possibilità di scagliare particelle sempre più veloci contro la materia consente di scoprire nuovi misteri dell'infinitamente piccolo e di far luce su enigmi di cui in precedenza si ignorava addirittura l'esistenza. In secondo luogo il ritardo nella realizzazione del « Super Cern », il gigantesco acceleratore europeo da 300-400 GeV la cui costruzione è iniziata nel '71 e non sarà ultimata che fra tre anni, lascerà al NAL un monopolio di almeno tre o quattro anni. Un giro d'orizzonte sulle realizzazioni attualmente in corso ci consente di calcolare che fino al 1985 la ricerca nel mondo tbat^nreo sarà dominata dal nbtidpdarnmOn l -1 ^'e"àa «Super Cern*» n e n Circa ouanto avverrà dopo, le previsioni degli esperti sono piuttosto prudenti. E' infatti difficile immaginare macchine più grandi di queste, per ovvi motivi di carattere i tecnico, realizzativi ed eco- nomico. E' invece assai probabile che nuovi procedimenti tecnici, come la superconduttività, l'accelerazione di protoni circondati da nubi d'elettroni, raggi cosmici e altri, consentano di migliorare questi giganti fino ad ottenere energie molto vicine ai mille GeV. Bruno Ghibaudi 4 , a a Chicago. Magneti di legame all'interno dell'anello principale del grande acceleratore di protoni (protosincrotrone) realizzato a Batavia per il National Accelerator Laboratory: raggiungerà l'energia di 500 GeV (Foto dal Notiziario Cnen)