1. Acceleratori

Vedere l'invisibile

Quando J.J. Thomson scoprì l'elettrone nel lontano 1897, egli disse che era una particella così piccola che la sua massa rappresenta un'insignificante frazione della massa dell'atomo di idrogeno, la quale a sua volta è così piccola che un gruppo di questi atomi numerosi come tutte le persone del mondo sarebbe comunque troppo esigua per venir rivelata da qualunque strumento noto alla scienza di allora.
J.J. Thomson: lo scopritore dell'elettrone.

Ora sappiamo che l'elettrone è davvero piccolo! Le particelle fondamentali sono davvero troppo piccole per essere osservate con i nostri occhi. Per conoscerle, dobbiamo usare strumenti potenti per estendere i nostri sensi verso quelle scale infinitamente piccole. Questi strumenti sono oggi gli acceleratori e i rivelatori di particelle e in queste pagine impareremo a conoscerli meglio. 

Ma prima di proseguire, cerchiamo di capire meglio cosa significa "vedere"!

 Vediamo o Guardiamo?
Quando osserviamo qualcosa, i nostri occhi sono completamente passivi perchè stanno semplicemente registrando della luce che raggiunge la retina come una macchina fotografica in cui viene impressionata la pellicola. E' il nostro cervello che interpreta le informazioni in arrivo e sceglie dove dirigere gli occhi. Così è il cervello che "vede", mentre gli occhi "guardano". Quello che succede è che la luce è riflessa dagli oggetti che noi vediamo dentro i nostri occhi dove viene registrata ed inviata attraverso impulsi elettrici al cervello che la elabora.

Si immagini ora di essere in una stanza completamente buia con una torcia. La torcia invia un fascio di luce nella stanza ed i nostri occhi raccolgono la luce riflessa permettendoci di vedere. Stiamo usando la luce come una sonda per studiare il contenuto della stanza. La stessa cosa fanno i fisici delle particelle ma per loro la luce non è una sonda sufficientemente buona come vedremo.

Gli astronomi usano i telescopi che sono strumenti ottimi per raccogliere la luce che proviene dagli immensi spazi esterni; ma cosa dobbiamo usare per guardare nell'infinitamente piccolo? 

I microscopi ottici sono ottimi strumenti per raccogliere la luce riflessa dagli oggetti. Essi ci permettono di vedere oggetti piccolissimi come gli occhi di un insetto.

 

I microscopi elettronici ci permettono di migliorare ulteriormente la nostra vista fino al livello della struttura atomica: essi usano gli elettroni come sonda.

La ragione per cui i microscopi elettronici son in grado di vedere oggetti così piccoli è perchè gli elettroni di alta energia che essi impiegano, si comportano come onde simili alla luce ma di una lunghezza d'onda molto minore di quella della luce visibile.