Come è fatta la materia, cioè quali particelle la costituiscono,

LA MACCHINA LHC A GINEVRA E LA FISICA DELL INFINITAMENTE PICCOLO GIOVANNI VITTORIO PALLOTTINO 10 settembre 2009: giornali e televisioni riferiscono con dovizia di dettagli, non sempre peraltro ben comprensibili, sull impresa in corso al CERN, il Centro Europeo per le Ricerche Nucleari di Ginevra. Non si trattava di un esperimento, ma di un primo, problematico, collaudo del funzionamento di LHC, la macchina acceleratrice di particelle più potente mai costruita dall uomo. Come è fatta la materia, cioè quali particelle la costituiscono, e quali forze si esercitano fra i suoi costituenti sono due temi essenziali della ricerca fisica. Temi che hanno visto straordinari progressi nel corso dell ultimo secolo. Le indagini svolte nel tentativo di individuare i mattoni fondamentali della materia, tuttavia, hanno condotto all equivalente di un gioco di scatole cinesi, portando prima a stabilire che essa è costituita da molecole e che le molecole sono fatte di atomi; poi che gli atomi sono costituiti da particelle ancora più piccole (elettroni, protoni e neutroni); e infine che anche alcune di queste, a loro volta, consistono di particelle più piccole ancora, chiamate quark. Le quali, tuttavia, almeno per quanto sappiamo finora, non possono esistere separatamente, ma solo in coppie o tripletti: sia i protoni che i neutroni sono costituiti dall unione di tre quark. Le particelle che sono costituite da quark, come i neutroni e i protoni, sono chiamate adroni, dal greco adros (forte), in quanto la loro stabilità è assicurata dalla forza nucleare forte, che è la più intensa fra le forze fondamentali della natura. Come si svolge l indagine sulla natura intima della materia, nel difficile percorso verso l infinitamente piccolo? Non certamente usando dei microscopi, per quanto perfezionati: il potere risolutivo di questi strumenti, cioè il minimo dettaglio che essi consentono di osservare, è infatti già insufficiente per gli atomi, le cui dimensioni sono inferiori al miliardesimo di metro. Il metodo seguito in questi studi consiste nel lanciare dei proiettili contro il bersaglio in esame per esaminarne gli effetti: anche senza vederlo, così, si imparano molte cose. Il primo a seguire questa strada, attorno a un secolo fa, fu il fisico inglese Ernest Rutherford, con un esperimento che segnò la nascita della fisica nucleare. Scagliando un fascetto di particelle 1 contro un sottilissimo foglio di oro ed esaminando le direzioni delle particelle che lo avevano attraversato, egli potè stabilire che gli atomi sono praticamente vuoti, con la quasi totalità della loro massa concentrata in un nucleo piccolissimo: la maggior parte delle particelle, infatti, passava pressoché indisturbata. Le indagini successive, rivolte a investigare sempre in maggior dettaglio la costituzione degli atomi e dei nuclei atomici, richiesero proiettili dotati di energie ben maggiori di quelle ottenibili dalle sorgenti naturali usate da Rutherford. Per questo vennero usate particelle dotate di carica elettrica, per esempio elettroni, che acquistavano energia viaggiando in apparati nei quali un intenso campo elettrico provvedeva ad accelerarle. Gli apparati acceleratori usati inizialmente erano basati sullo stesso principio dei visori (tubi a raggi catodici) impiegati fino a poco tempo fa nei televisori: una differenza di potenziale fra due elettrodi interni accelera gli elettroni emessi da un metallo riscaldato fino a che essi colpiscono lo schermo con energia sufficiente a crearvi l immagine. A questi seguirono altre macchine acceleratrici, chiamate ciclotroni e sincrotroni, nelle quali il fascio di particelle cariche percorre orbite a spirale o approssimativamente circolari in presenza di un campo elettrico alternato, il cui segno s inverte a ogni giro in modo che le particelle vengano continuamente accelerate. L effetto complessivo di accelerazione, così, è assai grande perché ad esso contribuisce la somma di quanto ottenuto a ogni singolo giro. Ma poiché le particelle in moto, per il principio d inerzia, tendono a proseguire il loro moto in linea retta, in queste macchine è necessaria la presenza di un campo magnetico che ne incurvi continuamente la traiettoria. Ma che cosa giustifica questa corsa verso energie sempre più elevate? Una ragione è che maggiori energie consentono di creare particelle di masse maggiori negli eventi in cui l energia si trasforma in massa; un altra è che le alte energie consentono di esplorare dimensioni più piccole. * * * 1 Si trattava, più precisamente, di particelle alfa, cioè di nuclei di atomi di elio, emessi da atomi di elementi radioattivi nel decadimento che li trasforma in atomi di altri elementi. 28

APPROFONDIMENTI La prima motivazione si capisce ricordando l equazione di equivalenza di Einstein E = mc 2, per cui la massa delle particelle ottenibili è direttamente proporzionale all energia disponibile. Chamberlain e Segrè poterono produrre la coppia protone-antiprotone perché la macchina acceleratrice da essi impiegata (il sincrotrone Bevatron a Berkeley, California) era in grado di accelerare le particelle a energie sufficientemente alte, in effetti fino a 6,4 GeV 2 (miliardi di elettronvolt). Cioè circa mille volte maggiore di quella delle particelle usate da Rutherford nel suo esperimento. La seconda motivazione si capisce ricordando la teoria di De Broglie, un fondamento della meccanica quantistica, secondo la quale una particella in moto si comporta come un onda, con lunghezza d onda inversamente proporzionale alla sua quantità di moto, cioè al prodotto fra la sua massa e la sua velocità. E dato che il dettaglio ottenibile nell esplorazione trova un limite nella lunghezza d onda delle particelle esploratrici, proprio come avviene nei microscopi che utilizzano la luce, occorre spingere al massimo la loro velocità e quindi la loro energia, ricorrendo a macchine acceleratrici sempre più potenti. Fig. 1 - Vista all interno della grande galleria circolare del collisore LHC lunga 27 km. Fonte: Cern, Ginevra. I collisori. Un salto di qualità decisivo per accrescere l energia che può essere sviluppata negli acceleratori di particelle si ebbe con l impiego dei cosidetti collisori, che sfruttano un idea proposta da Bruno Touschek (1921-1978), un fisico austriaco che operò a lungo in Italia. L essenza dell idea è semplicissima: se lanciamo due palle di cannone l una contro l altra, lo scoppio sarà ben più fragoroso dell urto di una di esse contro un bersaglio fisso. Tutt altro che semplice, invece, è la sua attuazione, dato che nei collisori, anziché limitarsi ad accelerare un fascio di particelle per inviarlo poi contro un bersaglio, si accelerano due fasci contrapposti di particelle e di antiparticelle, che percorrono quasi la stessa traiettoria, portandoli poi a scontrarsi esattamente. Nonostante le difficoltà tecniche e concettuali, la prima macchina di questo tipo, denominata AdA (Anello di Accumulazione), fu costruita in tempi assai brevi nei laboratori di Frascati dell Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) entrando in funzione nel febbraio 1961, meno di un anno dalla proposta di Touschek. La soluzione sviluppata a Frascati, in seguito, fu adottata nella costruzione di macchine acceleratrici sempre più potenti, fra cui il LEP (Large Electron Positron collider) al CERN, che raggiunse energie di 200 GeV, e l acceleratore di cui qui ci occupiamo, cioè il Grande Collisore di adroni LHC (Large Hadron Collider). In questa macchina circoleranno in sensi opposti un fascio di protoni e uno di antiprotoni, ciascuno dei quali verrà accelerato a 7 TeV (1 TeV = 10 12 ev); sicché l energia disponibile quando un protone incontra un antiprotone sarà di 14 TeV. Questa energia è certamente assai grande 3, ma tuttavia è assai inferiore, e di svariati ordini di grandezza, a quelle dei protoni più energetici della radiazione cosmica primaria che da sempre colpisce il nostro pianeta. Sicché il timore che gli eventi prodotti da LHC conducano a fenomeni catastrofici è infondato. Si è parlato molto, per esempio, della possibilità che in LHC si producano dei minuscoli buchi neri, che in seguito, accrescendosi, risucchierebbero la macchina, la regione circostante e poi tutta la Terra. Accurati studi dimostrano che ciò è impossibile 4, come del resto sembra assai ragionevole, considerando che nulla di simile è avvenuto, in presenza della ben più potente radiazione cosmica, nei quattro miliardi di anni di esistenza della Terra. La macchina LHC. Il collisore LHC è stato realizzato al confine fra la Svizzera e la Francia, a una profondità media di 100 metri, all interno di una grande galleria circolare, lunga 27 km (Fig. 1), dove in precedenza si trovava il LEP. In questa galleria sono installati sia gli apparati che occorrono al funzionamento della macchina, sia quelli degli 2 L energia delle particelle atomiche e subatomiche si misura abitualmente in unità di elettronvolt (ev), dove 1 ev è l energia che acquista una particella dotata di una carica elettrica unitaria, per esempio un elettrone o un protone, quando si sposta fra due punti fra i quali vi è la differenza di potenziale di 1 volt: una quantità di energia straordinariamente piccola. Vale infatti l equivalenza: 1 elettronvolt = 1,602. 10 19 joule. Fra i multipli dell elettronvolt si usano spesso i MeV, dove M (mega) indica 10 6, i GeV, dove G (giga) indica 10 9 e i TeV, dove T (tera) indica 10 12. 3 Assai grande, s intende, nella scala microscopica dei fenomeni che riguardano singole particelle nucleari o subnucleari. In realtà assai piccola nella scala dei fenomeni ordinari, dato che 14 TeV corrispondono all energia sviluppata da una potenza di due millesimi di watt durante 2,2 millesimi di secondo. Cioè poco più dell energia di un moscerino in volo. 4 I buchi neri cosmici, che possono produrre eventi catastrofici, hanno masse gigantesche, da dieci a un miliardo di volte quella del Sole. I minuscoli buchi neri eventualmente prodotti in LHC avrebbero invece masse estremamente piccole e quindi l attrazione gravitazionale da essi prodotta sarebbe insufficiente a catturare la materia circostante. 29

esperimenti. I fasci di protoni e antiprotoni corrono all interno di due condutture metalliche a tenuta di vuoto, percorrendo traiettorie contrapposte che si incrociano in quattro punti, dove avvengono le collisioni fra le particelle e dove quindi sono situati i quattro esperimenti principali che ne studiano gli effetti. È evidente l importanza di avere un alto vuoto nella regione dove viaggiano i fasci, per ridurre al minimo le interazioni fra le particelle e le molecole di gas residuo. Parti essenziali della macchina sono le cavità a radiofrequenza, all interno delle quali si produce il campo elettrico alternato che serve prima ad accelerare le particelle e poi a compensarne le perdite di energia, e i magneti (Fig. 2), con una massa complessiva di decine di migliaia di tonnellate, alcuni dei quali provvedono a focalizzare i fasci, altri a incurvarne la traiettoria nel modo desiderato. Di questi ultimi ve ne sono ben 1432, ciascuno lungo 15 m. Il campo magnetico prodotto da essi è elevatissimo 5 perché raggiungerà a regime l intensità di 8,3 tesla, pari a oltre centomila volte quella del campo terrestre, richiedendo, negli avvolgimenti, correnti di 11700 ampère. Per ottenere campi così intensi è necessario ricorrere a magneti dotati di avvolgimenti superconduttori, impieganti cavi di niobio-titanio, una tecnologia nella quale l Italia ha una grande tradizione; gran parte, infatti, dei magneti di LHC proviene dall Ansaldo San Giorgio di Genova. I magneti superconduttori, d altra parte, per funzionare devono trovarsi a temperature bassissime, nel caso particolare a 1,9 gradi kelvin (cioè 271 C). Ciò si ottiene con un sistema criogenico basato sull impiego di elio superfluido 6, sfruttandone le particolari proprietà, fra cui essenziale l altissimo valore della conducibilità termica. Il sistema criogenico di LHC deve provvedere, quando la macchina è in funzione, a compensare le perdite di energia di tutte le sue parti, cioè in definitiva il calore sviluppato internamente più quello trasmesso dall esterno (accuratamente minimizzato con raffinati sistemi di isolamento), che quando la macchina funzionerà a piena potenza ammonterà complessivamente a circa 140 kw. Uno sforzo poderoso, d altra parte, richiede il raffreddamento iniziale di tutta la macchina, con il passaggio dalla temperatura ambiente a quella, bassissima, di lavoro: impresa che impiega prima 12 milioni di litri di azoto liquido e poi 700 mila litri di elio liquido. Il funzionamento del sistema criogenico, quello delle cavità risonanti e soprattutto l alimentazione dei magneti richiedono la disponibilità di grandi quantità di elettricità, con una potenza di circa 300 MW, pari a due volte quella assorbita da tutta la città di Ginevra. A ciò provvede principalmente l ente elettrico nazionale francese (Electricité de France), che tuttavia Fig. 2 - Posa in opera di uno dei grandi magneti che servono a incurvare la traiettoria dei fasci di particelle che, altrimenti, viaggerebbero in linea retta. Fonte: Cern, Ginevra. non garantisce la fornitura nelle settimane attorno a Natale di massimo consumo in rete, sicché in tali periodi avrà luogo lo spegnimento programmato di LHC. Ma perché LHC è così grande? Quando le particelle passano attraverso il campo magnetico che ne incurva la traiettoria, esse subiscono una accelerazione prodotta dalla forza magnetica (forza di Lorenz): il modulo della loro velocità resta costante, ma ne cambia la direzione. Come qualsiasi carica elettrica, che quando viene accelerata irraggia onde elettromagnetiche (come avviene nelle antenne dei trasmettitori radio), le particelle del fascio emettono radiazione, cedendo una parte della loro energia. L intensità di questa radiazione elettromagnetica è direttamente proporzionale alla quarta potenza dell energia delle particelle e inversamente proporzionale al quadrato del raggio di curvatura della traiettoria. Si comprende quindi l importanza di avere un raggio di curvatura più grande possibile, compatibilmente, si capisce, con le dimensioni del sito disponibile e con i costi di costruzione. I fasci di particelle. L origine dei fasci di protoni ed antiprotoni è una bottiglia contenente idrogeno. Strappando a questi atomi l unico elettrone che essi posseggono si ottengono i nuclei di idrogeno, cioè i protoni. Questi vengono accelerati attraversando una serie di macchine disposte in cascata fino a raggiungere l energia di 450 GeV, quando vengono immessi nella ciambella di LHC. Qui vengono accelerati ulteriormente grazie al campo elettrico presente nelle ca- 5 L intensità del campo necessario è tanto maggiore quanto più grandi sono l energia delle particelle e la curvatura della traiettoria che si vuole ottenere. 6 Il gas elio si trasforma in liquido alla temperatura di 4,2 K (a pressione normale). Raffreddandolo ulteriormente, esso subisce un altra transizione di fase a circa 2,2 K, questa volta trasformandosi in un superfluido e assumendo così proprietà particolarissime, fra cui una fortissima riduzione della viscosità. 30

APPROFONDIMENTI Fig. 3 - L esperimento ATLAS, costruito in una gigantesca caverna attorno al tubo metallico dove si scontrano i fasci di protoni e antiprotoni, è lungo 45 m, alto 25 m e pesa quanto la torre Eiffel, circa 7000 tonnellate. Le sue parti essenziali sono schiere di rivelatori e dispositivi elettronici, che estraggono le informazioni essenziali per lo studio degli eventi prodotti dalle collisioni fra le particelle dei fasci. Immagine tratta dal sito dell esperimento ATLAS al CERN: www.atlas.ch. vità a radiofrequenza raggiungendo, quando la macchina funzionerà a piena potenza, l energia di 7 TeV. In realtà, l effetto di accelerazione vera e propria, cioè l aumento di velocità, sarà trascurabile 7. La ragione è che quando si fornisce energia a una particella con velocità prossima a quella della luce, che come stabilisce la teoria relatività speciale di Einstein costituisce un limite invalicabile, questa energia va soprattutto ad accrescerne la massa e gli incrementi di velocità sono tanto più modesti quanto maggiore è l energia della particella. E gli antiprotoni? Questi si ottengono inviando i protoni a colpire un bersaglio fisso, dove l energia sviluppata in questi eventi si trasforma in materia producendo coppie protone-antiprotone. Poiché i fasci viaggiano praticamente alla velocità della luce, essi percorrono l intera circonferenza dell anello di LHC 11 mila volte al secondo. Per favorire lo studio degli eventi di collisione, i fasci non sono continui: le particelle che li costituiscono sono raggruppate in 2808 fiotti, ciascuno dei quali ne comprende cento miliardi, che si susseguono al ritmo di uno ogni 25 miliardesimi di secondo. Questo è dunque il periodo fondamentale della sequenza delle collisioni fra protoni e antiprotoni che hanno luogo nei quattro punti dove si trovano gli esperimenti di rivelazione. I quali debbono quindi raccogliere enormi quantità di dati a un ritmo velocissimo. Gli obiettivi delle ricerche e gli esperimenti. L energia massima sviluppata nelle collisioni con il LEP era 200 GeV, quella della più potente macchina in funzione attualmente, il collisore Tevatron al Fermilab di Chicago, è 2 TeV. Accrescerla a 14 TeV, come consentirà LHC, significa estendere grandemente le possibilità di indagine. Sicché l elenco delle ricerche che si potranno affrontare è piuttosto esteso, ma la discussione tutt altro che agevole per i non esperti. Limitiamo perciò la nostra attenzione agli obiettivi fondamentali. Primo fra tutti la rivelazione dell elusivo bosone 8 di Higgs, la cui esistenza è postulata dalla teoria attualmente accettata dai fisici, il cosidetto Modello Standard, e che forse era stato intravisto negli ultimi periodi di funzionamento del LEP. L interesse per i bosoni di Higgs, sta nel fatto che essi sarebbero alla base del meccanismo che attribuisce massa alle particelle previsto appunto nel quadro del Modello Standard. A tal proposito ricordiamo che il grande fisico teorico inglese Stephen Hawking, lo scienziato che siede sulla cattedra di Newton, ha scommesso 100 dollari sulla prospettiva di non trovarlo, spiegando che ciò sarebbe assai più eccitante, richiedendo nuovi approcci, rispetto a una semplice verifica di quanto previsto. Fra gli altri obiettivi, si cercherà di dare rispo- sta a una serie di problemi aperti, riguardanti la possibilità di ricondurre le diverse forze fondamentali oggi note a manifestazioni di una unica forza unificata, come suggerito dalle teorie di Grande Unificazione; la questione della asimmetria fra materia e antimateria; la natura della materia oscura e della energia oscura, che per quanto sappiamo oggi rappresentano il 95% della massa totale dell Universo; l esistenza di altre dimensioni dello spazio, come prevede la teoria delle stringhe, sviluppata nell arduo compito di conciliare la meccanica quantistica con la relatività generale, ma finora priva di riscontri sperimentali; la possibile esistenza delle particelle ombra o sparticelle, simmetriche rispetto a quelle che conosciamo, che sono ipotizzate nel quadro della teoria chiamata supersimmetria. I quattro esperimenti principali di LHC, situati in gigantesche caverne sotterranee attorno ai quattro punti dove protoni e antiprotoni s incontrano, sono costituiti essenzialmente da schiere di rivelatori, mirati a fornire informazioni su natura, energia, direzione di quanto viene prodotto negli eventi di collisione. Si raccoglieranno, così, enormi quantità di dati, che vengono gradualmente scremati, in base alla loro significatività, con successive elaborazioni fino a ridurli a quantità gestibili da parte dei sistemi informatici. I due esperimenti di rivelazione di natura generale, entrambi mirati soprattutto al bosone di Higgs, sono ATLAS (Fig. 3) e CMS. 7 Più precisamente, chiamando c la velocità della luce, quando le particelle a 450 GeV vengono iniettate in LHC la loro velocità avranno la velocità 0.999997828 c, quando avranno acquistato l energia di 7 TeV la loro velocità arriverà a 0.999999991 c. 8 Bosone è il nome collettivo della categoria di particelle che possono trovarsi in un medesimo stato fisico quantico (a differenza, per esempio, di quanto avviene per gli elettroni di un atomo, ciascuno dei quali deve trovarsi in uno stato diverso). In questa categoria rientrano i fotoni, cioè i quanti di energia elettromagnetica. 31

Il primo dovrebbe anche gettare luce sulle extradimensioni dello spazio, il secondo sulla natura della materia oscura. Lo scopo principale dell esperimento LHCb è quello di investigare la questione dell antimateria mancante : perché nell universo la materia prevale sull antimateria se il Big Bang iniziale produsse uguali quantità delle due forme di materia? Ancora al Big Bang si riconduce l esperimento ALICE. Questo studierà la particolare forma di materia chiamata plasma di quark e gluoni 9 che si ritiene sia esistita brevi istanti, milionesimi di secondo, dopo il Big Bang. Per ricreare questa situazione particolarissima, caratterizzata da temperature altissime e densità di materia elevatissima, i fasci che circoleranno nel collisore saranno costituiti da ioni di piombo, assai più pesanti e più energetici dei protoni. Si prevede inoltre che ALICE possa spiegare la ragione per cui la massa dei protoni e dei neutroni è circa cento volte maggiore della somma delle masse dei tre quark che li costituiscono. Questi esperimenti sono stati realizzati e vengono gestiti da collaborazioni internazionali che impegnano un gran numero di scienziati di molte istituzioni di numerosi paesi. Ad ATLAS, per esempio, lavorano circa 2500 fisici di 169 istituzioni appartenenti a 37 paesi. Complessivamente, assommano a 48 i paesi, dall Armenia all Uzbekistan, che partecipano agli esperimenti di LHC. La partecipazione italiana. Dopo il francese, la lingua della regione, e l inglese, la lingua internazionale della scienza, il linguaggio che si ode più di frequente al CERN è l italiano, per la fortissima presenza dei nostri compatrioti in questo centro di ricerca: sia ricercatori ospiti, addetti agli esperimenti, sia membri dello staff locale. Alla nascita del CERN, del resto, ha contribuito in modo essenziale l opera di Edoardo Amaldi, portando l Italia nel ristretto numero dei paesi fondatori. E il CERN ha avuto due italiani fra i direttori generali: il Nobel Carlo Rubbia e Luciano Maiani, attuale presidente del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR). La presenza italiana è poi fortissima negli esperimenti di LHC, sia come numero di fisici sia come responsabili internazionali. Di grande rilievo è poi la partecipazione dell industria italiana alla costruzione di LHC. Questa ha coinvolto oltre 50 aziende nazionali, grandi, medie e piccole, molte delle quali hanno contribuito con parti di altissima tecnologia, con un ritorno di commesse alquanto maggiore del contributo complessivo all impresa da parte del governo italiano. E infatti l Italia è il secondo paese nel computo complessivo delle forniture, preceduto solamente dalla Francia. Costi e benefici. Il costo dell impresa? Attorno a 6 miliardi di euro: una cifra che lascia sconcertati, portando a pensare che forse sarebbe meglio destinare questi investimenti a ricerche più mirate agli interessi della società umana. In un blog in rete, per esempio, mi è capitato di leggere: «Spero veramente che la prossima volta che vengono spesi 6 miliardi di euro dagli scienziati ciò riguardi la cura del cancro. Perché l ultima volta che i fisici hanno prodotto qualcosa di utile il risultato è stato milioni di morti a Hiroshima, Nagasaki e Chernobyl». Queste considerazioni, a prescindere dalla vis polemica e dalle inesattezze dell estensore del blog, sono profondamente sbagliate, come dimostra la storia. Dalla ricerca fondamentale, cioè non mirata a obiettivi specifici immediati, sono infatti derivati straordinari benefici all umanità, con risultati incomparabilmente maggiori rispetto ai costi: pensiamo soltanto all invenzione della pila da parte di Alessandro Volta o alla scoperta dei raggi X da parte di Roentgen. E aggiungiamo che proprio al CERN, per opera del fisico Timothy Berners Lee, nel 1990 ebbe origine il Web, la cui tecnologia venne messa a disposizione di tutti: una innovazione di eccezionale impatto per la società, di cui sarebbe difficile valutare la ricaduta in termini economici. Senza la quale l estensore della nota anzidetta non avrebbe potuto raggiungerci con il suo pensiero. Non mancano, tuttavia, e sono importantissime, le ricadute dirette della fisica e della tecnologia delle macchine acceleratrici. Infatti solo una piccola frazione dei circa diecimila acceleratori esistenti oggi nel mondo è dedicata, come LHC, alla ricerca pura. La maggior parte di queste macchine viene infatti utilizzata nell industria per scopi pratici, fra i quali menzioniamo in particolare la fabbricazione dei circuiti integrati, i dispositivi che costituiscono il cuore dei calcolatori e di innumerevoli altri apparecchi elettronici che usiamo comunemente. Un altro settore di largo impiego è quello della sanità, dove gli acceleratori sono impiegati per produrre sia i raggi X utilizzati nella radioterapia dei tumori che i radioisotopi impiegati per scopi diagnostici e terapeutici. In questo ambito, una novità di grande rilievo è costituita dall adroterapia 10, la cura dei tumori che si avvale di fasci di adroni, cioè protoni o ioni di carbonio, prodotti da particolari macchine acceleratrici. Queste particelle colpiscono le cellule malate in modo estremamente selettivo, raggiungendole in profondità, rilasciandovi la maggior parte della loro energia e risparmiando i tessuti sani adiacenti, a differenza di quanto avviene con i raggi X usati comunemente in radioterapia. Giovanni Vittorio Pallottino, Univ. La Sapienza, Roma * * * 9 I gluoni sono le particelle, non ancora osservate direttamente, che costituiscono i messaggeri della più intensa fra le forze fondamentali della natura: la forza nucleare forte, che si esercita fra i quark, assicurando la stabilità dei nuclei degli atomi. 10 Un grande centro di adroterapia oncologica (CNAO), uno fra i primi in Europa, è in fase di avvio a Pavia. Le idee essenziali a questa impresa come pure la sua promozione si devono al fisico italiano Ugo Amaldi. 32