di Massimiliano Lincetto.
foto Claudia Marcelloni © CERN
Si è sentito parlare, negli ultimi tempi di LHC, il Large Hadron Collider, l’acceleratore di particelle entrato in funzione per la prima volta il 10 settembre 2008 al CERN di Ginevra. Proprio in questi giorni, dopo la pausa invernale, le attività stanno riprendendo con la circolazione dei fasci di particelle.
Definire quest’opera una meraviglia del mondo potrebbe sembrare un azzardo, nel corso dell’articolo cercherò di spiegare perché meriterebbe di essere considerata tale e quale è il contributo italiano a questa meraviglia della scienza.
A cosa serve LHC e che investimento richiede
Lo scopo principale di LHC è investigare la frontiera della fisica moderna: in primis si tratta di validare la teoria, potente seppur incompleta, del Modello Standard che descrive i fenomeni fondamentali della natura, eccetto la gravità. In secondo luogo si tratta di capire in che direzione muoversi per estendere ed eventualmente correggere il modello. Perché c’era bisogno di una macchina più grande? Per poter osservare i fenomeni che hanno ruoli chiave nei modelli sviluppati dai fisici teorici è necessario concentrare quantità di energia sempre maggiori: fin’ora non siamo stati in grado di verificare tali ipotesi perché gli acceleratori esistenti non raggiungevano sufficienti livelli di energia.
La costruzione di una macchina simile richiede lo sfruttamento di gran parte delle conoscenze delle scienze fisiche, della tecnologia e dell’ingegneria. L’ acceleratore è situato in un tunnel sotterraneo di forma circolare e di lunghezza pari a 27 km, ad una profondità variabile tra i 50 e i 175 metri. Per collimare e direzionare il fascio di particelle sono necessari oltre 1600 magneti superconduttori che devono essere mantenuti ad una temperatura estremamente bassa: appena 1,9 gradi sopra lo zero assoluto (la minima temperatura possibile, pari a 273 gradi sottozero). Per far questo, nel circuito di raffreddamento circolano quasi 100 tonnellate di elio liquido. Questo fa di LHC il posto più freddo dell’universo conosciuto: l’operazione di cool down per portare la macchina alla temperatura di lavoro richiede svariate settimane. Il funzionamento della macchina richiede ovviamente la presenza di complessi e capillari sistemi di monitoraggio, controllo e regolazione. L’energia elettrica consumata a regime è pari a circa 120 megawatt, di cui circa 28 solo per l’impianto criogenico.
Ma l’utilità pratica?
Il costo complessivo di LHC si aggira attorno ai quattro miliardi di euro. Ci si potrebbe chiedere, a questo punto, quali saranno le ricadute pratiche a fronte di un investimento di tale consistenza. Per quanto sia vero che negli ultimi decenni la ricerca nel campo degli acceleratori di particelle ha fornito tecnologie cruciali, ad esempio, per la diagnosi e la cura dei tumori, è difficile pensare che la ricerca svolta ad LHC possa avere nuove ed importanti ricadute applicative a breve-medio termine.
Naturalmente, non è possibile preventivare le ripercussioni dei risultati della ricerca di base, specialmente nell’ambito della fisica: si sta infatti lavorando, ricordiamolo, su quella che è una frontiera della nostra conoscenza dell’universo. Se da una parte questo non permette di valutare il finanziamento di questi progetti in meri termini economici di return-on-investment, non si deve dimenticare che esistono comunque dei criteri oggettivi e dei goal da raggiungere, sulla base dei quali vengono deliberati i finanziamenti di questi progetti. Va inoltre valutato l’orizzonte temporale dell’investimento: il Tevatron, l’acceleratore statunitense che deteneva il primato prima della costruzione di LHC, è in attività dal 1983 e ancora oggi fornisce risultati importanti per la fisica delle particelle.
Va inoltre preso in considerazione l’indotto di investimenti in ricerca e sviluppo prodotto dalle operazioni di progettazione e costruzione di una macchina come LHC. Vi è poi il cosiddetto trasferimento tecnologico, ovvero il trasferimento al mondo dell’industria di tecniche sviluppate ai fini di ricerca. Spero appaia evidente che, anche se non si intravedono ricadute applicative per i risultati che le ricerche produrranno, la messa in opera dei grandi esperimenti scientifici come LHC è un potente catalizzatore per ricerca, sviluppo e innovazione.
Relativamente a questo, vediamo da dove vengono i finanziamenti del CERN e come si configura il ritorno industriale per i paesi membri.
Il contributo dell’Italia e il ritorno per il nostro paese
La costruzione di LHC è stata gestita e coordinata dal CERN, l’organizzazione europea per la ricerca in fisica nucleare. L’attività principale del CERN è sempre stata la gestione della più grande facility europea per la ricerca in fisica delle particelle: prima di LHC, i tunnel del CERN ospitavano un altro grande acceleratore ora dismesso, LEP. I paesi membri del CERN sono venti, ma la costruzione di LHC ne ha coinvolti oltre quaranta. Oltre seicento ricercatori italiani partecipano al progetto.
Ciascuno dei venti paesi membri del CERN contribuisce al finanziamento in proporzione al proprio PIL. Nel 2009, il contributo italiano è stato dell’11,51% pari a 83,4 milioni di euro e attesta l’Italia come quarto contributore dopo Germania, Francia e Regno Unito.
Il CERN valuta annualmente il ritorno industriale per ciascun paese membro mediante un coefficiente che è determinato dal rapporto tra la percentuale del valore delle commesse aggiudicate e la percentuale del contributo del paese rispetto al totale. Ogni anno, sulla base del profilo di spesa, viene stabilito il coefficiente di giusto ritorno che determina una separazione tra i paesi bilanciati e quelli non bilanciati, ovvero con un coefficiente di ritorno inferiore. Per favorire una più equa ripartizione dei ritorni industriali, quest’ultimi godono di alcune agevolazioni nell’aggiudicazione delle commesse: se ad esempio il fornitore di un paese non bilanciato arriva secondo in una gara d’appalto vinta da un paese bilanciato, con uno scarto al più del 20%, ha facoltà di aggiudicarsi la commessa allineando il prezzo a quello del vincitore. Ciò permette di favorire l’equità dela ripartizione del ritorno industriale senza incidere in alcun modo sui costi.
I dati riportati dal prof. Sandro Centro, industrial liaison officer del progetto per l’Italia, mostrano come il nostro paese abbia sempre avuto un coefficiente di ritorno industriale nettamente favorevole. L’Italia, nel dal 1995 al 2008, si è qualificata come terzo paese fornitore in assoluto, con l’assegnazione di commesse per 337 milioni di euro.
Citando dal rapporto del professore: «Il ritorno industriale del CERN dimostra come il finanziamento alla scienza di qualità è capace di stimolare e lanciare iniziative industriali di grande respiro e importante valore economico.»
A riprova dell’esistenza di numerose realtà industriali d’eccellenza nel nostro paese: in Italia siamo capaci di innovare e, quando parliamo di politiche industriali, non dobbiamo dimenticarlo.
Riferimenti esterni:
- Chi volesse farsi un’idea della grandezza e della complessità di LHC, può sfogliare queste gallerie pubblicate nella sezione Big Picture, sul sito del Boston Globe: qui e qui.
- Il rapporto del prof. Sandro Centro è reperibile qui.
iMille.org – Direttore Raoul Minetti
