Autore: G. Francesco Tartarelli
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Documentario: LHC, la macchina del tempo
Clip del documentario: Da 3:55 a 5:20
Regista: Jean Leyder
Produzione: CERN
Basic level – Spiegazione per ragazzi 10-14 anni
I magneti sono oggetti che producono un campo magnetico. I magneti permanenti,
quelli di cui tutti hanno esperienza, sono fatti con materiali (cosiddetti “ferromagnetici”)
che producono un campo magnetico costante. Questi sono per esempio i piccoli
oggetti che talvolta la gente attacca sulle porte dei frigoriferi o che sono usati nei
giocattoli per tenere insiemi dei pezzi. Forse e’ anche ben noto che i magneti sono
“dipoli”, nel senso che hanno due poli (chiamati polo “Nord” e “Sud”). Se si prendono
due magneti, essi si respingeranno se si mettono i due poli Nord vicini e si attrarranno
se si mettono vicino due poli diversi.
Magneti dipolari che producono un campo magnetico che puo’ essere cambiato a
piacere possono essere ottenuti usando una corrente elettrica che scorre in un filo.
Questi sono chiamati “elettromagneti”. Se si prende un filo lo si avvolge in spire e lo si
attacca ai due capi di una batteria si ottiene un campo magnetico come quello di un
magnete permanente. Tuttavia, per tenere acceso il campo magnetico bisogna tenere
il filo attaccato alla bateria. E prima o poi la batteria (come tutte le batterie) si
scarichera’. Questo succede perche’ la corrente incontra una resistenza scorrendo nel
filo e alla fine l’energia fornita dalla batteria e’ dissipata come calore nel filo. I fili
elettrici che si possono trovare a casa o a scuola sono fatti di materiali chiamati
“conduttori” (il piu’ famoso e’ il rame) che fanno scorrere molto facilmente la corrente
al loro interno. Tuttavia hanno una resistenza e percio’ dissipano energia.
Si si vogliono costruire dei dipoli grandi come quelli mostrati nel filmato e produrre un
grosso campo magnetico, e’ necessario generare una grossa corrente e quindi si ha
bisogno di tante grosse batterie.
C’e’ una via d’uscita. E’ quella usata dagli scienziati nel filmato. E’ stato scoperto che
alcuni materiali quando sono tenuti a bassissime temperature cambiano le loro
proprieta’ e non offrono alcuna resistenza al passaggio della corrente. Non sono solo
conduttori, sono “superconduttori”. Se si connette una batteria ad un magnete fatto
usando un filo supercondutore e si crea una corrente nel filo, ad un certo punto si puo’
rimuovere la batteria, collegare insieme i due capi del filo e la corrente continuera’ a
scorrere per sempre. Si puo’ risparmiare la batteria! Non e’ straordinario?
C’e’ qualcosa di cui tener conto. Bisogna ricordarsi di tenere sempre il filo a bassa
temperatura, cioe’ bisogna tenere il filo in un frigorifero. Si potrebbe usare il frigorifero
di casa? Non proprio. Un buon frigorifero ha uno scompartimento del ghiaccio che
puo’ scendere fino ad una temperature di circa -20 oC. Gli scienziati nel filmato
tengono i loro magneti a circa -270 oC, che e’ piu’ di 10 volte piu’ bassa della
temperatura del vostro frigorifero. Gli scienziati stanno lavorando duramente per
produrre materiali che diventano superconduttori a temperature piu’ elevate, ma sono
ancora lontani da qualcosa che uno puo’ usare a casa propria. Cosi’ sono necessari
dei frigoriferi speciali. E come tutti i frigoriferi consumano energia: nonostante cio;
anche se e’ ancora necessario usare una batteria per tenere accesso il frigorifero e
quindi tenere in funzione il superconduttore, questo e’ molto piu’ conveniente che
usare un conduttore a temperatura ambiente.
Circa 1200 dipoli lunghi ognuno 14.3 metri verrano usati nell’acceleratore di particelle
mostrato nel filmato per piegare i fasci di particelle lungo una circonferenza di 27 km.
Questo sara’ il piu’ grande apparato di questo tipo mai costruito.
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