“Atom smasher” è un termine colloquiale per un acceleratore di particelle, un dispositivo che accelera le particelle elementari (protoni, elettroni e l’una nell’altra a frazioni significative della velocità della luce per sondare la loro struttura interna. I fisici costruiscono acceleratori di particelle dal 1931 , quando al Berkeley Radiation Laboratory di Berkeley, in California, fu costruito un distruttore di atomi di ciclotrone da 9 pollici. Gli acceleratori di particelle sono strumenti chiave utilizzati dai fisici per sondare la struttura dello spazio, del tempo e della materia. Invece di esplorare lo spazio esterno come i telescopi, le particelle gli acceleratori esplorano lo “spazio interno” dell’atomo.
L’ultimo e più grande distruttore di atomi è il Large Hadron Collider (LHC) da 5 miliardi di dollari USA sotto il confine franco-svizzero vicino a Ginevra, in Svizzera. Questo dispositivo, che è uno dei costrutti tecnologici più costosi e più grandi mai costruiti, si trova in un tunnel di 27 km (17 mi) di circonferenza, fino a 175 m (570 piedi) di profondità. Accelera le particelle fino al 99.9999991% della velocità della luce, frantumandole insieme con un’energia molti miliardi di volte superiore a quella sperimentata dalle tipiche particelle nell’aria o nella terra che si scontrano tra loro a causa dell’eccitazione termica. L’energia delle collisioni in un acceleratore di particelle è data in elettronvolt, che indica quanti elettroni equivalenti è l’energia delle collisioni.
I distruttori di atomi sono stati storicamente costruiti per rispondere a domande come “Qual è il comportamento dell’antimateria?” “Quali particelle più piccole compongono l’atomo?” “Quali sono le caratteristiche precise delle forze tra e all’interno di questi atomi?” e “Quali particelle fondamentali esistono?” Usando un frantumatore di atomi, i fisici hanno appreso enormi quantità sulla struttura fondamentale della materia, che può trovare applicazioni in numerosi campi tecnologici, inclusa la nostra comprensione dell’energia nucleare e come realizzare celle solari estremamente efficienti.
Il più moderno distruttore di atomi, l’LHC, è stato costruito per rispondere a domande come: “Come fanno le particelle a ottenere la loro massa?”, “L’elettromagnetismo e le forze nucleari forti e deboli sono manifestazioni diverse della stessa forza sottostante?”, “Perché la gravità così debole rispetto alle altre forze fondamentali della natura?”, “Perché ci sono apparenti violazioni della simmetria tra materia e antimateria?” e “Cos’è la materia oscura e l’energia oscura?” Queste domande lasciano perplessi molti fisici e sono in prima linea nel campo. Solo con questi enormi acceleratori di particelle i fisici possono ricreare le condizioni in cui l’universo esisteva una frazione di secondo dopo il Big Bang, facendo luce su queste difficili domande.