Svelando i misteri dell’universo

Grigory Trubnikov, vicecapo ingegnere dell’OIYAI, l'Istituto unificato di ricerche nucleari di Dubna, nei pressi di Mosca (Fonte: Dubna.ru)

Grigory Trubnikov, vicecapo ingegnere dell’OIYAI, l'Istituto unificato di ricerche nucleari di Dubna, nei pressi di Mosca (Fonte: Dubna.ru)

Gli scienziati dell'Istituto unificato di ricerche nucleari utilizzeranno il collisore adronico russo per tornare al momento del Big Bang e per importanti applicazioni mediche

Nell’Istituto unificato di ricerche nucleari (OIYAI) della città di Dubna, nei pressi di Mosca, continuano i lavori di costruzione del collisore ad adroni Nica (Nuclotron-based Ion Collider facility). Con il suo aiuto gli scienziati russi hanno intenzione di studiare i processi di formazione della materia nucleare, avvenuti nelle prime fasi della creazione dell’universo, svelando in questo modo il segreto della sua “nascita”.

Grigorij Trubnikov, vicecapo ingegnere dell’OIYAI, membro dell’Accademia Russa delle Scienze, ci parla della cooperazione internazionale nell’ambito di questo progetto e delle ricerche in programma.

I mass media chiamano il collisore Nica “il fratello minore” del Grande Collisore di adroni (Lhc). In cosa consiste questa “parentela”? In quale maniera collaborate con il Cern?

Collaboriamo su più fronti contemporaneamente. Prima di tutto, Dubna ha partecipato alla messa a punto di alcune tecnologie fondamentali per l’Lhc, in particolare le tecnologie di diagnostica dei fasci di particelle. In sostanza i primi passaggi di fasci di particelle nell’Lhc sono stati verificati con l’aiuto di attrezzature installate dall’Istituto unificato di ricerche nucleari nel Cern. Per l’Lhc Dubna ha elaborato anche un altro impianto unico al mondo: un sistema di rimozione delle oscillazioni coerenti di un fascio. Ci sono voluti alcuni anni per realizzarlo, con il contributo di società russe, anche militari, e ora il sistema è pienamente in funzione per l’Lhc in tutta la sua gamma di energie. Grazie a esso i parametri del fascio rimangono stabili per molto tempo e in questo modo si garantisce l’efficienza del collisore. Come se non bastasse chi lavorava nel nostro Istituto ora si è spostato al Cern e risponde del lavoro di alcuni acceleratori nella catena di preparazione del fascio.

In quale modo, invece, il Cern è parte del progetto Nica?

Il Cern ha mostrato un certo interesse ancora prima che il progetto Nica venisse lanciato. Nel 2008 abbiamo firmato un accordo generale con il Cern, nell’ambito del quale l’organizzazione svizzera ha espresso il desiderio di prendere parte all’installazione e all’utilizzo del collisore russo. Ormai è qualche anno che lavoriamo fianco a fianco scambiandoci le tecnologie e le scoperte. I loro esperti vengono periodicamente qui da noi, noi partecipiamo alle sessioni di lavoro sulle loro macchine e viceversa. Abbiamo pubblicazioni congiunte, così come installazioni sperimentali in comune ecc… Inoltre i collaboratori del Cern sono membri del nostro comitato di esperti sia per l’accelerazione sia per la rivelazione di particelle. Due volte all’anno vagliano le soluzioni tecnologiche fondamentali del progetto. In più il Cern ci offre i suoi i programmi di amministrazione e i suoi software per il calcolo della dinamica dei fasci.

Quali altri colleghi stranieri hanno mostrato interesse per il progetto?

Abbiamo stretto accordi generali di collaborazione con alcune organizzazioni. Oltre al Cern, parliamo del Bnl (Brookhaven National Laboratory) e del Fermilab o Fnal (Fermi National Accelerator Laboratory), due importantissimi centri di ricerca americani. Ancora, c’è il Centro di ricerca tedesco degli ioni pesanti Gsi a Darmstadt, l’Associazione Helmholtz, il più importante istituto di ricerca scientifica della Germania, e il progetto Fair (Facility for Antiproton and Ion Research). Quest’ultimo si muove nello stesso ambito di ricerca di Nica e questo ci permette di essere partner molto affidabili. Ad agosto 2013 abbiamo organizzato il primo Forum internazionale per la partecipazione di altri Paesi al nostro progetto. Sono arrivati a Dubna i rappresentanti di 11 Stati, tra cui la Germania, l’Italia, la Repubblica sudafricana e l’India. Alla fine del Forum sei Paesi hanno firmato un protocollo di disponibilità a entrare nel progetto. Hanno preso parte a questa iniziativa anche i rappresentanti del Ministero della Scienza e della Tecnica della Cina, con cui abbiamo stabilito un accordo per firmare un’intesa alla fine del 2013. Nel frattempo collaboriamo con l’Istituto di Fisica del plasma dell’Accademia Cinese delle Scienze che sta elaborando e realizzando per il Nica alcuni superconduttori.

Quali saranno le ricerche principali su cui punterà il collisore russo?

Abbiamo tracciato due direzioni di base. La prima ovviamente rientra nella scienza fondamentale. Si tratta, infatti, di ricerche nel campo della consistenza della materia nucleare. Lo studio della materia nucleare calda e densa è l’indirizzo più seguito dalla fisica mondiale, soprattutto negli ultimi 10-12 anni. È rilevante perché secondo le ultime teorie è proprio in questo stato che si trovava la materia (i quark e i gluoni liberi insieme ai protoni e ai neutroni da essi derivati) nelle prime fasi di formazione dell’universo. Lo studio delle condizioni della materia quark-gluonica aiuterebbe a trovare risposte su come si sia formata la materia nel corso della creazione dell’universo e secondo quali leggi i quark liberi abbiano dato vita ai nucleoni. Il secondo indirizzo riguarda le ricerche applicate. Al centro abbiamo posto la medicina nucleare. Sfruttando l’esperienza negli acceleratori superconduttori, in futuro potremo avviare la produzione di acceleratori compatti a scopo medico che verranno impiegati in particolare nell’adroterapia, per combattere le patologie oncologiche. Al momento esistono circa 15-20 centri di questo genere, nei quali si curano decine di migliaia di pazienti all’anno. Contiamo che in questo campo la Russia si metta in breve tempo al pari dei colleghi stranieri e le tecnologie di accelerazione che applichiamo nel progetto Nica possano essere utilizzate nei nostri Centri di medicina nucleare.

Inoltre, siamo pronti a testare la strumentazione spaziale sugli acceleratori del collisore Nica, studiando l’azione delle radiazioni ionizzanti sui componenti elettronici dei microschemi e di vari blocchi elettronici degli strumenti spaziali. Potremo simulare in condizioni terrestri quello che accadrà a questi impianti nello spazio.

Un altro importante campo di applicazione è quello delle tecnologie dell’informazione. Abbiamo già realizzato e stiamo sviluppando un elemento del sistema grid per l’elaborazione dei dati ricevuti nel corso di esperimenti sull’LHChc al Cern. In pochissimo tempo diventerà uno dei più importanti sistemi in Russia di calcolo distribuito, una sorta di “supercomputer virtuale” che verrà certamente impiegato anche nel Nica.

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