L’acceleratore per ascensore spaziale EIFFEL proposto dal CERN sarà interamente stampato in 3D
Sarà la struttura più alta mai costruita
L’acceleratore dell’ascensore spaziale EIFFEL recentemente proposto dal CERN sarà alla fine la struttura più alta sulla Terra. 3dpbm può rivelare in esclusiva che la struttura alta 2,5 Km sarà interamente stampata in 3D utilizzando sia cemento che metalli, che gli ingegneri ora vedono come l’unico modo possibile per renderla strutturalmente solida.
L’uso della stampa 3D al CERN è cresciuto ultimamente, con diversi laboratori di fisica ed esperimenti che beneficiano delle capacità AM per creare strutture uniche e altamente intricate necessarie per eseguire i rilevatori di particelle. Ora, con l’ispirazione dalle turbine eoliche di GE, è il momento di inaugurare un livello completamente nuovo di implementazione della produzione additiva di grande formato (LFAM). In effetti, il concetto proposto mostra chiaramente le linee di strato dalla deposizione del materiale.
Gli obiettivi del nuovo progetto acceleratore sono molto ambiziosi e intendono dimostrare l’esistenza di antigravità che agiscono sull’antimateria. In effetti, gli scienziati stanno ora teorizzando che, se le loro teorie fossero dimostrate, la struttura potrebbe anche essere costruita depositando materiale da costruzione dall’alto verso il basso.
“Le mele antimateria cadono?” è una domanda che sicuramente aggraverà i fisici al lavoro su un nuovo acceleratore verticale proposto per il CERN. La vera domanda, dicono, è se le mele antimateria cadono in modo diverso. Se venisse individuata una differenza, significherebbe la fine della “invarianza CPT”, un principio che ha sostenuto ogni teoria della fisica sin dall’invenzione della meccanica quantistica.
“Il modello standard della fisica delle particelle ha avuto molto successo, ma non è in grado di spiegare il 95% dell’universo che è ‘oscuro’, e da allora né Einstein né alcun fisico sono stati in grado di elaborare una teoria funzionante della gravità quantistica” – dice la teorica Flora Oilp – “È ora di sfidare a testa alta il suo principio fondamentale”.
La via da seguire, secondo Oilp e i suoi colleghi, è costruire un acceleratore verticale che metterà direttamente alla prova la gravità. Tutti i precedenti acceleratori di particelle erano orizzontali. Una combinazione di alte velocità e frequenti correzioni di rotta utilizzando magneti di focalizzazione ha sempre significato che l’effetto della gravità può essere trascurato. Ma utilizzando una serie di nuove tecniche rivoluzionarie, tra cui l’accelerazione delle particelle verso l’alto all’interno di un recipiente a vuoto e il tempo impiegato per ricadere sulla Terra, i fisici possono studiare direttamente l’inafferrabile quarta forza. Inoltre, confrontando i risultati con protoni e antiprotoni, possono osservare i segni di “violazione del CPT”. Tale comportamento non può essere spiegato utilizzando teorie convenzionali, che si basano su questo principio per garantire la conservazione della probabilità.
L’acceleratore sarebbe stato costruito in due fasi. La prima fase propone un acceleratore verticale di 500 m, partendo dalla base dei pozzi LHC. Un’entusiasmante collaborazione con la NASA potrebbe concretizzarsi utilizzando i rilevatori sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) per rilevare i fasci di particelle sparati dall’acceleratore ogni volta che la ISS è in alto. Questo esperimento del “raggio cosmico inverso” consentirebbe la misurazione della gravità terrestre sulle traiettorie delle particelle a livelli senza precedenti. La prima fase cercherà di eguagliare la precisione di circa l’1% sulle misurazioni della costante gravitazionale “g”, che viene attualmente presa di mira parallelamente da esperimenti con antiidrogeno presso la fabbrica di antimateria del laboratorio.
Proposto per la prima volta dallo scienziato russo Konstantin Tsiolkovsky nel 1895, un vero ascensore spaziale salirà dall’equatore fino a un’altezza di 35.786 km, l’altitudine di un’orbita geostazionaria. La struttura proposta dal CERN è molto più modesta, sorge a soli 2,5 km sopra la campagna svizzera. Se costruito, tuttavia, questo acceleratore di particelle avanzato sarebbe comunque tre volte più alto del Burj Khalifa di Dubai, che è stata la struttura più alta del mondo dal 2009. Ogni gruppo di protoni e antiprotoni dovrebbe essere inviato in un cosiddetto “Orbita ellittica radiale” in modo che tornino allo stesso punto da cui sono stati lanciati, richiedendo una minuziosa focalizzazione trasversale lungo il percorso.
Sebbene le sfide tecnologiche siano formidabili, i collegamenti alle applicazioni industriali e mediche sono promettenti e la portata fisica di una macchina del genere è convincente. Sebbene a prima vista appaia un po’ bizzarro, il vantaggio principale del design è che la sua sensibilità si ridimensionerebbe rapidamente con la sua altezza. Con il progetto in fase di espansione fino a 2,5 km, l’altezza massima ritenuta strutturalmente solida, l’invarianza CPT potrebbe essere testata con una precisione squisita, avvicinandosi allo 0,005%.
“Il cielo è il limite!” afferma Pilar Olof del CERN, recentemente eletta portavoce della nuova collaborazione Endwise Linac (EIFFEL) ispirata all’ascensore veloce. “Negli ultimi anni si è discusso se il prossimo acceleratore debba essere lineare o circolare, ma ora si sta costruendo un consenso sul fatto che debba essere verticale. Non vediamo l’ora che il mondo veda l’EIFFEL”.
