Gli scienziati sono disposti a superare ogni confine pur di espandere la nostra comprensione di fenomeni complessi e per questo accettano spesso la sfida di lavorare nei laboratori più complicati della Terra.
Scopriamoli insieme.
1. SNOLAB e Reverberant Acoustic Test Facility
- SNOLAB, Ontario, Canada - Il più profondo (e il più pulito)
Persino un cattivo di James Bond considererebbe lo SNOLAB un luogo troppo remoto per installarci una base segreta.
Il laboratorio più profondo e più pulito del pianeta si trova due chilometri sotto terra e fa parte di una miniera di rame e nichel dell’Ontario, in Canada.
Lo strato di roccia che divide i 5000 metri quadrati del laboratorio dalla superficie terrestre lo protegge dalle radiazioni cosmiche che altrimenti interferirebbero con le sue delicate strumentazioni.
Compito del laboratorio è cercare neutrini solari (piccolissime particelle subatomiche emesse dal Sole) e materia oscura, quel 27% della materia che compone l’Universo e che per la scienza è ancora un completo mistero.
Ma montare un laboratorio immacolato in una miniera ha i suoi lati negativi: oltre a dover camminare per un chilometro e mezzo dall’ascensore al laboratorio, i ricercatori e lo staff di supporto devono sottoporsi a un lungo processo che si compone di docce, pulitura delle scarpe e camici lavati nel laboratorio stesso, per fare in modo che non venga introdotta nessuna particella esterna o polvere proveniente dalla miniera (a proposito, giusto per sapere: il laboratorio ospita anche lo sciacquone più sotterraneo del mondo!).
- Reverberant Acoustic Test Facility, NASA, Ohio, Stati Uniti - Il più rumoroso
Lanciare missili è una faccenda rumorosa e gli scienziati devono essere ben sicuri che il carico possa sopportare i rumori straordinariamente intensi di un decollo spaziale.
Il Reverberant Acoustic Test Facility della NASA (per l’acustica riverberante) si occupa di una parte dei test che gli equipaggiamenti più sofisticati e sensibili devono superare per poter essere giudicati adatti al lancio nello spazio.
Per fare ciò, li sottopone a un bombardamento sonoro che può raggiungere il livello spaccatimpani di 163 decibel.
Per creare tali suoni, il laboratorio impiega trentasei giganteschi corni, alimentati dalla carica a pressione generata dal ritorno allo stato gassoso dell’azoto liquido.
Ciascun corno può produrre un rumore che supera di migliaia di volte il volume di un impianto stereo casalingo e può emettere frequenze diverse, in modo che si possano regolare i vari suoni su diversi generi di equipaggiamento.
2. Pyramid Lab, Valle del Khumbu, Nepal - Il più alto
Il Pyramid Lab è annidato a cinquemila metri di altitudine nella spettacolare e per certi versi inquietante Valle del Khumbu, in Nepal, all’interno del Parco Nazionale del Sagarmatha.
Situato a 7,2 chilometri dal Campo Base dell’Everest, questo laboratorio è costituito da una piramide di acciaio e alluminio alta 8,4 metri, che produce autonomamente la propria energia grazie a pannelli solari.
La sua costruzione è il risultato di una gara scientifica tra due team di ricerca, uno americano e uno italiano, per stabilire se il monte K2 in Pakistan fosse effettivamente più alto del monte Everest.
Dalla collaborazione italiana è nata l’idea di una stazione di ricerca d’alta quota per sostituire le tende e i generatori, poco affidabili, cui i ricercatori dovevano appoggiarsi in precedenza.
Il laboratorio è entrato in funzione ormai più di trenta anni fa, nel 1990, e da allora è stato utilizzato da migliaia di scienziati per condurre ricerche ambientali, geologiche e sanitarie in alta montagna.
Purtroppo i fondi che lo alimentavano sono stati congelati nel 2015: da allora il sito è chiuso ai ricercatori e i dati raccolti dai suoi numerosi strumenti di monitoraggio ambientale sono in pericolo.
3. Extreme Light Laboratory e Fallturm
- Extreme Light Laboratory, Nebraska, Stati Uniti - Il più luminoso
Un altro laboratorio che deve tenere attentamente d’occhio la propria pulizia è quello che si occupa di creare le luci più potenti che si siano mai viste sulla Terra.
L’Extreme Light Laboratory, dell’Università del Nebraska-Lincoln, ha infranto tutti i record nel 2017, producendo una luce un miliardo di volte più intensa di quella della superficie solare.
Un effetto del genere si ottiene concentrando un raggio laser a estrema intensità e poi usandolo per bombardare un singolo elettrone con una serie di brevi impulsi, ciascuno della durata di una frazione di secondo, ma più potente di un bilione (un milione di milioni) di lampadine.
Si potrebbe pensare che per un’impresa simile serva un macchinario enorme: invece l’equipaggiamento necessario può stare comodamente in un normale laboratorio.
I ricercatori indossano cuffie, occhiali protettivi e camici speciali per tenere i macchinari al riparo dalla polvere.
- Fallturm, Brema, Germania - Il più freddo
Il Fallturm, la torre a caduta libera di Brema, che svetta per 146 metri sopra l’Università omonima, assomiglia alla torre di Raperonzolo.
Ma il suo buffo aspetto nasconde macchinari innovativi usati per esperimenti in quasi totale assenza di gravità, che consistono nel lasciar cadere oggetti all’interno della torre fino a far raggiungere loro l’assenza di peso.
Alcuni test riguardano equipaggiamenti da utilizzare nello spazio, altri usano l’assenza di gravità per studiare fenomeni non rilevabili in condizioni gravitazionali normali.
Uno di questi progetti produce i “condensati di Bose-Einstein”, in cui nubi di gas a bassa densità vengono raffreddate fin quasi allo zero assoluto.
A temperature così basse, gli atomi si ammassano e si comportano come un atomo unico, il che permette ai ricercatori di eseguire studi di meccanica quantistica.
Nel 2021, uno di questi condensati ha raggiunto una temperatura di trentotto trilionesimi di grado al di sopra dello zero assoluto per un tempo di due secondi.
Prima di allora, la temperatura più bassa registrata nell’Universo era nella Nebulosa Boomerang, a cinquemila anni luce dalla Terra, ed era di -272 gradi centigradi, un grado al di sopra dello zero assoluto.
4. CERN, Francia/Svizzera - Il più grande
Il laboratorio più grande del mondo è probabilmente anche quello in assoluto più famoso: stiamo parlando del CERN.
Lì si trova il Large Hadron Collider (LHC), grazie al quale nel 2012 è stato scoperto il Bosone di Higgs, la cui esistenza prima era soltanto teorizzata e che ha fruttato un meritato Nobel ai suoi scopritori.
Localizzato nelle campagne nei pressi di Ginevra, il CERN copre 550 ettari di terreno tra la Svizzera e la Francia e ospita più di dodicimila scienziati.
L’LHC al suo interno è anche il macchinario più grande al mondo: posizionato a cento metri sottoterra, il suo anello di magneti superconduttori di 27 chilometri lavora in concerto con numerose altre strutture per accelerare particelle subatomiche e farle scontrare le une con le altre, in modo da monitorare i risultati e tentare di riprodurre le condizioni del Big Bang, con lo scopo finale di gettare luce sui misteri della formazione stessa dell’Universo.
Al momento, dopo una pausa di tre anni, durante i quali è stato ampliato e preparato per nuovi e ancora più audaci esperimenti, il Large Hadron Collider è da poco tornato in funzione e gli scienziati che attualmente ci lavorano sono già emozionati al pensiero delle prossime scoperte.
5. Orfield Labs e Relativistic Heavy Ion Collider
- Orfield Labs, Minneapolis, Stati Uniti - Il più silenzioso
Desiderare ogni tanto un po’ di pace e di silenzio è normale, ma certi luoghi sono un po’ troppo silenziosi.
Di sicuro vale per la camera aneconica (cioè “priva di eco”) degli Orfield Labs a Minneapolis, che si è guadagnata il titolo di “luogo più silenzioso della Terra”.
Isolate dal resto del mondo da strati di cemento e acciaio e foderate da spessi strati di fibra di vetro, le sue pareti assorbono il 99,9% dei suoni. Il suo interno misura -9 decibel, laddove zero decibel è il suono più basso rilevabile dall’orecchio umano.
È lo spazio ideale dove testare macchinari, per vedere come si comporta un impianto stereo o se un nuovo apparecchio è troppo rumoroso, ma non è affatto un luogo raccomandabile in cui restare a lungo: l’essere umano, infatti, è abituato a sentire i suoni che rimbalzano contro le pareti, dunque un individuo chiuso in una stanza come quella si ritrova immerso in un silenzio innaturale, capace di mettere rapidamente addosso a chiunque una notevole inquietudine.
In totale assenza di suono, cominciamo a sentire i rumori prodotti dal funzionamento del nostro corpo, come il pulsare del sangue nel cervello e, senza i normali segnali uditivi che ci aiutano a collocare noi stessi nello spazio, possiamo ritrovarci assai disorientati.
- Relativistic Heavy Ion Collider, New York, Stati Uniti - Il più caldo
Restando in tema di collisori, il Collisore relativistico di ioni pesanti (RHIC) del Laboratorio Nazionale Brookhaven, dello Stato di New York, ha il primato di aver raggiunto la temperatura più elevata mai registrata sulla Terra.
Il RHIC è specializzato nel far collidere particelle particolarmente grandi e pesanti, come gli ioni d’oro (atomi d’oro che hanno perso elettroni), che vengono scagliate le une contro le altre in un anello di 3,8 chilometri a velocità prossime a quelle della luce.
In questo modo, si è riusciti a produrre per una frazione di secondo una temperatura di quattro trilioni di gradi Celsius, ossia circa 250.000 volte il calore del nucleo del Sole.
La collisione “fonde” i protoni e i neutrini degli ioni d’oro, che rilasciano i quark e i gluoni che li compongono in un plasma composto da queste due particelle elementari.
Ma lo scopo di tali esperimenti non è battere dei record, bensì cercare di capire che cosa è accaduto nei primi secondi di vita dell’Universo, dato che si suppone che si sia riempito proprio di questo plasma subito dopo il Big Bang.
