Autori: Fabbri Fabrizio e Giacomelli Giorgio

Rischio da radiazioni.
Gli acceleratori di particelle generano inevitabilmente della radiazione. Per assicurare al proprio personale ed alla popolazione locale il livello di esposizione minore possibile e, in ogni caso, ben inferiore ai limiti fissati dalla regolamentazione internazionale, il CERN adotta metodi di protezione attiva e passiva, monitoraggio di radiazione e diverse procedure di sicurezza. Il tunnel di LHC giace a circa 100 m sotto terra, una profondità che impedisce alla radiazione prodotta durante il funzionamento dell'acceleratore ed alla radioattività residua di raggiungere la superficie. L'aria che viene pompata dal tunnel per consentirne il ricambio, viene filtrata, e gli studi effettuati mostrano che la radioattività rilasciata nell'aria contribuisce con ulteriori 10 microSv alla dose che un abitante del luogo riceve in un anno. Per confronto, si pensi che la dose media che riceve nello stesso periodo di tempo una persona che abita in Svizzera, dovuta ai raggi cosmici ed alla radioattività naturale, è pari a circa 2400 microSv, e che un passeggero in un viaggio aereo di andata e ritorno dall'Europa a Los Angeles riceve in poche ore di volo una dose pari a circa 100 microSv. Al di fuori del periodo di funzionamento dell'acceleratore, la maggior parte delle zone del tunnel sono solo debolmente radioattive. Le sorgenti di maggiore attività residua sono concentrate nelle caverne di "dump", cioè i luoghi nei quali i fasci di protoni di LHC vengono scaricati alla fine di un periodo di utilizzo, e nelle zone dell'anello dove i fasci vengono collimati. Solo un numero molto ristretto di persone sono autorizzate ad accedere al tunnel per effettuare lavori. In ogni caso, un tecnico specializzato in radioprotezione accede per primo alla zona interessata e misura la quantità di radiazione presente per valutare la durata massima dell'intervento.

Cosa succede se il fascio diventa instabile?
Anche se la quantità di materia accelerata in LHC è dell'ordine del miliardesimo di grammo, l'energia trasportata dai fasci di LHC, come si è visto nella sezione dedicata alle cavità acceleratrici, è molto grande e una perdita non controllata del fascio produrrebbe danni importanti all'acceleratore. Per evitare che ciò accada, LHC è dotato di un sistema di sensori veloci che rivelano se un fascio diventa instabile e, nel caso, attiva un gruppo dedicato di magneti che lo estrae in meno di 0.3 ms, un intervallo di tempo corrispondente a soli tre giri dell'anello. Il fascio, a questo punto, viene diretto attraverso un apposito tunnel su un bersaglio formato da blocchi di grafite di densità variabile, l'unico elemento di LHC in grado di reggerne l'impatto.

Fig. 1: Rappresentazione grafica dei raggi cosmici nell'atmosfera terrestre

Micro buchi neri o altri oggetti pericolosi prodotti a LHC.
Alcune persone hanno espresso preoccupazione per ciò che potrebbe essere creato nelle collisioni fra particelle di così alta energia. Questa preoccupazione, già espressa in occasione dell'entrata in funzione di acceleratori costruiti precedentemente e rivelatasi infondata, è stata manifestata in maniera ancora più netta, attirando l'attenzione di molti organi di stampa e destando una forte curiosità, in alcuni casi timore. Ad esempio, un evento particolarmente temuto e al quale i media hanno dato maggiore rilievo è quello della possibile creazione di buchi neri microscopici nelle collisioni di LHC, buchi neri che, anche se dotati di una massa iniziale inferiore a quella di una zanzara e quindi in grado di produrre un campo gravitazionale estremamente debole, si teme possano essere in grado di inglobare la materia circostante e, col tempo, aumentare di massa ed inglobare l'intero pianeta. La comunità scientifica è concorde nel ritenere questi timori completamente ingiustificati. Vediamo il perché. Il nostro pianeta, e in particolare le molecole di gas che compongono la sua atmosfera, così come tutti i corpi celesti, sono sottoposti ad un continuo bombardamento di particelle provenienti dallo spazio: i raggi cosmici primari. Questa radiazione di origine extra terrestre è stata scoperta oltre cento anni fa ed è stata studiata in modo dettagliato. I raggi cosmici primari sono formati per lo più da protoni, e ci sono ottime ragioni per credere che vengano prodotti in eventi astrofisici violenti, come l'esplosione di supernovae. Questi protoni hanno energie molto diverse fra loro, ma una parte di essi viene accelerata ad energie anche molto superiori a quelle che si ottengono con LHC. Le collisioni di questi raggi cosmici ultra energetici con la nostra atmosfera sono dello stesso tipo di quelle che avvengono in LHC e, se si considera il fatto che anche i pianeti del nostro sistema solare e gli altri corpi celesti sono soggetti a questo bombardamento da miliardi di anni, il numero delle temute collisioni che si è già prodotto in natura fino ai giorni nostri è molto maggiore di quello che verrà prodotto dall'acceleratore durante tutto il periodo del suo funzionamento. Quindi, se LHC può produrre buchi neri microscopici pericolosi, i raggi cosmici ne avrebbero già prodotti molti di più. Poiché la terra è ancora qui, non ci sono ragioni per credere che le collisioni in LHC siano pericolose. Questa argomentazione può essere estesa a tutti i fenomeni potenzialmente pericolosi, o presunti tali, creabili nelle collisioni di alta energia prodotte negli acceleratori. Il fatto che collisioni anche più energetiche avvengano in natura da miliardi di anni e che non abbiano mai provocato effetti visibili sulla terra e sui corpi celesti osservati fino ad ora, ci rende confidenti sul fatto che non ci sia nulla da temere da LHC.