Da un po' di tempo si stà cercando di travare la particella che, secondo un' attendibile teoria, ci avrebbe generati: il bosone di Higgs.

Questa ricerca è permesa da una macchina in grado di accellerare della particelle facendole scontrare.Questo macchinari sono chiamati accelleratori di particelle.

Ora vi spieghero cos'è, ma soprattutto come funzione questo macchinario dalla grandezza e qualità immense:Un acceleratore di particelle è una macchina il cui scopo è quello di produrre fasci di ioni( una molecola o un atomo elettricamente carichi) o particelle subatomiche (elettroni, positroni, protoni, antiprotoni etc.) con "elevata" energia cinetica.I metodi per accelerare particelle sono basati sull'uso di campi elettrici e magnetici, di cui i primi forniscono energia alle particelle accelerandole e i secondi servono a curvarne la traiettoria (ad esempio negli acceleratori circolari: ciclotrone e sincrotrone) o a correggere dispersioni spaziali e di impulso dei fasci accelerati.

I primi acceleratori (elettrostatici o a caduta di potenziale) sfruttavano campi elettrici statici in cui si acceleravano ioni tra differenze di potenziale al più di 10-20 MV (lo stesso potenziale che esiste tra la terra ed una nuvola prima che scocchi un fulmine). Il primo acceleratore di questo tipo fu costruito da Robert Van de Graaff (da cui prende il nome) nel 1931. Seguì quello realizzato da Cockroft e Walton nel 1932 per i primi studi sulla fissione nucleare in laboratorio. Infine, una versione più efficiente dell'acceleratore di Van de Graaff permetteva l'accelerazione tra differenze di potenziale doppie rispetto al suo predecessore (acceleratore Tandem).

La necessità di accelerare particelle ad energie ben più elevate di quelle raggiungibili con gli acceleratori elettrostatici prese forma con gli acceleratori lineari (LINear ACcelerators, comunemente LINAC) che utilizzavano campi elettrici alternati, il cui primo esempio risale al lavoro di tesi di Rolf Wideröe nel 1928. Con queste macchine si risolveva il problema di disporre di un singolo stadio di accelerazione (un'unica differenza di potenziale) disponendo in linea retta una serie di elettrodi cilindrici a cui era applicata una differenza di potenziale pulsata tale che nello spazio tra due cilindri contigui ci fosse sempre un campo elettrico accelerante in una direzione e in fase con il passaggio della particella da accelerare. Con questo tipo di macchine, però, non era possibile accelerare un fascio continuo di particelle (poiché vengono accelerate solo quelle in fase con il campo elettrico), perciò il fascio veniva diviso in pacchetti (bunch).

La necessità di raggiungere energie sempre maggiori prese forma con il ciclotrone, il primo acceleratore circolare costruito da Lawrence nel 1930. L'idea era quella di far passare ripetutamente le particelle in una stessa cavità accelerante (a differenza dei LINAC, dove per aumentare l'energia del fascio accelerato occorre aumentare la lunghezza della macchina). Il ciclotrone è costituito da due elettrodi cavi a forma di D, immersi in campo magnetico costante e collegati ad una differenza di potenziale alternata a frequenza costante. La sorgente di particelle (originariamente ioni) è posta esattamente nel centro. Gli ioni emessi dalla sorgente vengono accelerati dal campo elettrico ed entrano in uno dei due elettrodi dove sono soggetti solo al campo magnetico. Qui vengono curvati e descrivono una semicirconferenza che li riporta nella regione accelerante e poi nell'altro elettrodo. Il processo va avanti fino a che il raggio dell'ultima semicirconferenza descritta dalle particelle è minore del raggio dell'elettrodo, dopodiché le particelle escono dalla macchina. La massima energia raggiungibile è limitata dal raggio degli elettrodi e dall'intensità del campo magnetico. Inoltre le particelle vengono accelerate ad ogni passaggio tra le due cavità se arrivano in fase con il campo elettrico, vale a dire se la loro frequenza di rivoluzione è uguale alla frequenza del campo: questa condizione è verificata per velocità non relativistiche. A velocità maggiori (e quindi al crescere dell'energia) diviene necessario diminuire la frequenza del campo elettrico durante il ciclo di accelerazione. Le macchine che funzionano in questo modo sono chiamate sincro-ciclotroni e riescono ad accelerare protoni e ioni fino ad energie di circa 500 MeV.

Schema di un ciclotrone.

I ciclotroni erano stati progettati per accelerare principalmente ioni e protoni ed erano quindi poco adatti all'accelerazione di elettroni, per i quali si raggiungono subito velocità relativistiche. Per questo motivo, Donald William Kerst e Serber modificarono l'idea di Wideröe e costruirono una macchina che chiamarono betatrone (il nome è dovuto al modo in cui venivano chiamati gli elettroni originariamente, cioè raggi beta). Il suo funzionamento sfrutta l'induzione elettromagnetica senza la necessità di dover impiegare campi elettrici acceleranti: le particelle vengono immesse in un anello immerso in un campo che viene gradualmente intensificato. La variazione del flusso del campo magnetico nell'anello fornisce agli elettroni la forza elettromotrice che li accelera. In questo schema, l'energia massima raggiungibile è dovuta solamente alla massima intensità del campo magnetico raggiungibile.

Dopo la guerra, si incominciò nuovamente a pensare al modo di incrementare ancora le energie raggiungibili dagli acceleratori costruiti fino ad allora, e questa rinnovata necessità portò allo sviluppo del concetto di sincrotrone, alla base dei moderni acceleratori circolari e anelli di accumulazione che ancora oggi sono uno strumento indispensabile alla fisica delle alte energie. Queste nuove macchine riassumono le principali caratteristiche dei precedenti acceleratori: accelerazione tramite cavità risonanti, variazione della frequenza dei campi acceleranti e variazione dell'intensità dei campi magnetici.

Ma a voi direte, cosa ce ne importa?????

Ma scusate non eccita l'idea di poter sapere casa ci ha creati, aldilà delle credenze religiose, e cosa ha creato la nostra Terra?

Ricordatevi, però, che se avete letto fino a qui questo articolo senza smettere vuol dire che almeno un po' di questo argomento vi interenssa. O no??