Presto potremo svelare i segreti della materia: che cos'è e di cosa è fatta. Ci penserà Eic (Electron-ion collider), un acceleratore di particelle. Facendo scontrare gli elettroni contro i protoni e i nuclei atomici degli elementi pesanti, potrebbe infatti svelarci qualcosa in più sulla cosiddetta "forza forte", una delle quattro interazioni fondamentali della natura che tiene insieme protoni e neutroni nei nuclei degli atomi. Le altre forze sono quella debole, elettromagnetica e gravitazionale. Le novità arrivano da Daria Sokhan, fisica sperimentale delle particelle presso l'Università di Glasgow, che lavora al design di Eic. La scienziata ne parla in una analisi recentemente pubblicata sul sito specializzato The Conversation.
"Stiamo costruendo un acceleratore di particelle che ci dirà cosa tiene insieme la materia - ha annunciato Sokhan -. Eic è un enorme acceleratore di particelle il cui costo è stimato tra 1,6 e 2,6 miliardi di dollari e che, se tutto andrà per il verso giusto, sarà completato entro la fine di questo decennio. Quello che speriamo, in sostanza, è che Eic ci aiuti a comprendere come funziona una delle "colle" che mantiene unita la materia e, di fatto, ne garantisce l'esistenza".
Lavorano su Eic più di 1.200 fisici provenienti da oltre 250 laboratori e università di tutto il mondo, tra i quali anche una novantina di ricercatori dell'Istituto nazionale di fisica nucleare italiano, uniti nell'Electron-Ion Collider User Group (EICUG). Quella di Eic è una storia che ha radici negli anni Cinquanta. In particolare nel 1956, quando l'équipe del fisico Robert Hofstadter (premiato con il Nobel nel 1961) si servì dello Stanford Linear Accelerator (un acceleratore di particelle lineare) per inviare un fascio di elettroni altamente energetici contro un piccolo campione di idrogeno. Fino a quel momento si pensava che protoni e neutroni (le particelle presenti nei nuclei degli atomi) fossero "fondamentali", ossia non potessero essere scomposti in entità ancora più elementari.
Eic dovrebbe essere operativo a partire dal 2032 sotto forma di un enorme "microscopio" in grado di misurare i protoni e di mostrare con precisione quel che accade al loro interno. Come suggerisce il suo nome, l'Electron-ion collider utilizzerà un fascio di elettroni ad altissima energia per "sezionare" protoni e nuclei atomici, rendendo manifesti fenomeni appena percettibili, come eventi di diffusione (scattering, in gergo) così rari che avvengono solo una volta ogni miliardo di collisioni. "Studiando questi processi - dice Sokhan - i miei colleghi ed io saremo in grado di rivelare la struttura di protoni e neutroni, come si modifica quando sono legati dalla forza forte e come si creano nuovi adroni. Inoltre, potremo scoprire se esiste un tipo di materia formata da soli gluoni, qualcosa che finora non abbiamo mai visto".