AdA: un'icona anni '60

Intervista a Umberto Dosselli, Direttore dei Laboratori Nazionali di Frascati

Nei primi anni '60 il neonato Istituto Nazionale di Fisica Nucleare aveva da poco terminato, a Frascati, la costruzione dell'Elettrosincrotrone. Nello stesso periodo molti fisici delle alte energie, tra cui parecchi italiani si stavano spostando al Cern. I favolosi anni '60 sono stati un periodo d’oro anche per la fisica delle particelle che proprio qui in Italia, a Frascati, ha un importante punto di inizio che porta il nome della zia romana dello scienziato che l’ha ideato. Nel 1961 un gruppo di giovani ricercatori guidati dal fisico austriaco Bruno Touschek costruì l’Anello di Accumulazione (AdA) il prototipo dei futuri acceleratori in cui fasci di particelle si scontrano per originare nuove particelle. Dopo oltre mezzo secolo, nell’anno del Nobel per la Fisica a Englert e Higgs, reso possibile grazie alle scoperte ottenute a Lhc, AdA è stata inserita tra i luoghi segnalati per il loro interesse storico dalla European Physical society (Eps). Un riconoscimento che quest’importante istituzione conferisce a luoghi e, in questo caso, macchine che abbiano avuto un ruolo particolarmente rilevante nella storia della fisica in Europa.

I favolosi anni ’60 cominciano a Frascati con un’idea che avrebbe rivoluzionato la fisica delle particelle. Che cosa accadde?

"Nei primi anni '60, a Frascati, era in funzione l’elettrosincrotrone, una macchina all'avanguardia per la ricerca a cui lavorava una promettente comunità di fisici e ingegneri, tra cui molti giovani. Ma l’elettrosincrotrone non era una macchina unica, ce n'erano di simili in altri laboratori nel mondo. Il progetto di AdA, invece, era completamente rivoluzionario. A concepirlo fu Bruno Touschek che immaginò una macchina circolare in cui accelerare, nello stesso anello e in senso opposto, due fasci di particelle e antiparticelle (elettroni e positroni), per poi farli scontrare e produrre, nelle collisioni, nuove particelle. I concetti innovativi erano due: l’idea di immettere le antiparticelle e l’idea di far circolare contemporaneamente, e in senso opposto due fasci, per poi farli scontrare. Ciò consentiva di accelerare contemporaneamente sia “il proiettile” (il fascio di antiparticelle) sia il “bersaglio” (il fascio di particelle) in modo da aumentare l’energia finale. Fino ad allora, tutti gli acceleratori, compreso l’elettrosincrotrone di Frascati, acceleravano il fascio per farlo scontrare con un bersaglio fermo."

AdA è un’icona della fisica delle particelle ma la sua vita scientifica è stata breve..

"AdA era l’esperimento, la sfida. Dimostrare che fosse possibile realizzare un prototipo in cui accelerare e far collidere fasci di particelle all’interno della stessa macchina e provare che avesse un vantaggio rispetto a un acceleratore lineare. Touschek la propose nel ’60, nel ’61 AdA era pronta e l’anno successivo fu trasferita in Francia ai Laboratori dell’Acceleratore Lineare di Orsay (LAL). Occorreva, infatti, testare la macchina a energie più elevate e i Laboratori di Orsay disponevano di un iniettore sufficientemente potente. La prova fu egregiamente superata. Grazie ad AdA i fisici avevano adesso a disposizione un modello di prototipo sulla cui base costruire i futuri acceleratori. Così a Frascati fu realizzato Adone, il primo figlio di AdA, un anello per elettroni e positroni, con alta intensità di fascio e di energia, con cui si cercavano i quark e i dettagli delle particelle più pesanti."

AdA rimane una pietra miliare della storia della scienza perché è stata il capostipite di generazioni di acceleratori, tra cui anche il gigantesco Lhc Verso dove si sta muovendo la frontiera della fisica? Siamo alla ricerca di un nuovo prototipo di macchina per il futuro?

La scienza e la tecnologia degli acceleratori hanno raggiunto altissimi livelli di eccellenza sia nella ricerca fondamentale sia nelle sue applicazioni. Oggi nel mondo si contano circa 30.000 acceleratori che rappresentano ormai un importante strumento nel mondo della medicina e dell’industria. In ambito medico, ad esempio, sono oltre 75.000 i pazienti nel mondo che sono stati trattati con adroterapia, di questi 24.000 in Europa, e circa 11.000 gli acceleratori appositamente impiegati in questo settore. Quest’anno il Nobel per la fisica è stato assegnato a Englert e Higgs con esplicito riferimento alle scoperte ottenute a Lhc dagli esperimenti Atlas e Cms, che nel luglio 2012 avevano annunciato la scoperta del bosone di Higgs. Ma c’è una frontiera evidente a tutti con cui ci stiamo già confrontando: il gigantismo. Le dimensioni dei nostri acceleratori sono incredibili, Lhc ha una circonferenza di 27 km e un peso di 38.000 tonnellate. Si tratta di un limite tecnologico e economico che la comunità scientifica ha ben presente, e sui cui si sta lavorando in alcuni laboratori del mondo tra cui anche Frascati. La sfida oggi si articola su tre parole chiave: piccolo, preciso e potente. Ovvero inventare nuove tecniche che ci portino ad energie altissime in spazi molto più piccoli. La competizione è aperta.

a cura dell'Ufficio Comunicazione INFN