È il perfetto scenario del giorno del giudizio. Tuoni e fulmini crepitano al di sopra di un bunker pieno di scienziati rannicchiati che, con le mani in bilico su un grande pulsante rosso, si preparano a far avanzare le particelle l’una verso l’altra, creando un’esplosione così grande da sostituire l’intera Terra con un buco bruciato nello spaziotempo. O un buco nero. O brulicanti squadre di particelle mutanti composte da quark disposti in modo diverso. Fai la tua scelta.

Ci sono sempre state preoccupazioni riguardo gli acceleratori di particelle, il che è comprensibile data la posta in gioco immaginata (niente più Terra, sistema solare o universo) in caso in cui qualcosa andasse storto. Fortunatamente, la stragrande maggioranza della comunità scientifica ha da sempre sostenuto che queste preoccupazioni siano infondate.

Acceleratori di particelle di soli pochi centimetri di larghezza furono sviluppati per la prima volta alla fine degli anni ’20 da fisici sia in Germania che in America, portando infine all’avvento delle attuali strutture ad alta velocità che si estendono per chilometri [1]. Alcuni acceleratori moderni [2] contengono fasci di particelle rettilinei o circolari utilizzati per sparare raggi X a cose che desideriamo studiare, come cristalli, virus o nuovi materiali [3], mentre altri sono collisori progettati per sparare particelle l’una contro l’altra [4 ] [5]. Queste strutture ci aiutano a svelare i segreti della materia e dell’universo, nonché a produrre progressi tecnologici che possono essere applicati in campi ampiamente diversi come la medicina e la sicurezza dei trasporti [6]. Sono questi collisori ad alta energia che tendono a destare preoccupazione nella stampa e nel pubblico.

Quando l’Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare, altrimenti nota come CERN [7], accese il gigantesco e potente Large Hadron Collider nel 2008, ci fu una frenesia di speculazioni fino a domandare se saremmo stati ancora al mondo ora di sera. Queste discussioni tendono a riaffiorare periodicamente [8], solitamente in occasione di un nuovo sviluppo nella tecnologia degli acceleratori. L’eminente cosmologo Martin Rees in un’intervista ad un giornale nel 2018 ipotizzò che i collisori potrebbero creare buchi neri, modificare la disposizione delle particelle subatomiche (alterando la materia sulla Terra) o persino squilibrare lo spaziotempo [9]. I suoi commenti, sebbene non nuovi, alimentarono le continue preoccupazioni del pubblico sull’utilizzo di macchine così potenti per creare condizioni senza precedenti proprio qui sulla Terra.

Cominciamo con i buchi neri. Siamo su un terreno piuttosto confortevole qui, in quanto le dimensioni di un buco nero, un minuscolo punto nello spazio nato dal collasso gravitazionale di un oggetto massiccio, è proporzionale alla quantità di materia che è stata compressa per crearlo. Ciò significa che se un buco nero fosse prodotto in un acceleratore (il che è improbabile, poiché le masse coinvolte sono troppo basse), sarebbe minuscolo e soggetto a restringimento, portandolo a decadere prima che possa colpire le pareti dell’acceleratore [10] [11]. Ciò significa che qualsiasi buco nero che si possa formare in un acceleratore non sarebbe in grado di creare alcun danno [12].

A seguire, abbiamo gli strangelets. Si tratta di ipotetici blocchi di materia (nessuno ne ha ancora visto o misurato uno) contenenti una diversa disposizione di particelle subatomiche rispetto alla materia normale. È teoricamente possibile che uno strangelet possa formarsi in un acceleratore di particelle e che, una volta formato, cresca in modo incontrollabile consumando tutto ciò che lo circonda, inghiottendo rapidamente la Terra [13]. Tuttavia, gli strangelets non sono mai stati rilevati durante i test presso le strutture in America e al CERN, ed è stato concluso che la loro creazione sia estremamente improbabile [14] [15], anche perché la materia strana preferisce condizioni fredde mentre gli acceleratori funzionano a temperature estremamente elevate. [16] [17].

Infine, abbiamo la questione della stabilità dello spaziotempo. L’idea è che in questo momento l’universo non è stabile come potrebbe essere, e una buona esplosione di energia, come l’enorme quantità di energia rilasciata dalla collisione di particelle, potrebbe portarci in un altro stato, uno in cui non potremmo esistere [15]. Ok, detto in questo modo suona male, ma il punto più incoraggiante a favore della sicurezza dell’acceleratore è il fatto che miliardi di collisioni di questo genere si verificano continuamente nello spazio, proprio nella nostra stessa atmosfera [13]. Particelle ad alta energia note come raggi cosmici volano attraverso l’universo continuamente, entrando nel nostro sistema solare ed entrando in collisione con tutti i tipi di materia a velocità che possono superare di gran lunga quelle prodotte in un acceleratore legato alla Terra. Il fatto che il nostro angolo dell’universo non sia attualmente pieno di piccoli buchi neri, strangelets e problemi di stabilità è un segnale incoraggiante.

Tutto sommato, l’uso di acceleratori di particelle è diffuso in tutto il mondo e presenta un rischio minimo per la vita sulla Terra. Gli acceleratori non si limitano ad espandere la nostra conoscenza dell’universo, ma vengono anche utilizzati per studiare qualsiasi cosa, da nuovi materiali e virus fino ad antichi reperti archeologici. Nel 2020, un gruppo di strutture europee, tra cui acceleratori di particelle, ha vinto un bando della Commissione europea per identificare molecole contro COVID-19 e sviluppare uno strumento efficace per contrastare future epidemie virali [18]. I progressi forniti dagli acceleratori di particelle offrono grandi vantaggi alla società e nuove informazioni sul mondo che ci circonda.