“Più luminoso di mille soli”: l’uomo che entrò nell’acceleratore di particelle

Tutti quanti abbiamo sentito parlare degli acceleratori di particelle, se non altro in occasione della “scoperta” del bosone di Higgs qualche anno fa.
E ci sono soltanto due domande che noi profani ci facciamo, a proposito di questi macchinari:

1. Ma cosa diamine sono gli acceleratori, e come funzionano?
2. Cosa succede se infilo la mano in un acceleratore di particelle acceso?

Ok, magari la seconda domanda me la sono fatta solo io.

© 2017 Robert Hradil, Monika Majer/ProStudio22.ch

Comunque, per quanto riguarda il punto n.1, il sito ufficiale del CERN risponde così:

Un acceleratore spinge particelle cariche, come protoni o elettroni, ad alta velocità, vicina alla velocità della luce. Vengono quindi fatte scontrare con un bersaglio o con altre particelle che circolano nella direzione opposta. Studiando queste collisioni, i fisici sono in grado di sondare il mondo dell’infinitamente piccolo.
Quando le particelle hanno energia sufficiente, accade un fenomeno che sfida l’immaginazione: l’energia della collisione si trasforma in materia sotto forma di nuove particelle, la più massiccia delle quali esisteva nell’Universo primordiale. Questo fenomeno è descritto dalla famosa equazione di Einstein E = mc2, secondo la quale la materia è una forma concentrata di energia, e le due sono intercambiabili.

Per quanto riguarda la seconda domanda, da una veloce ricerca viene fuori che non sono affatto l’unico ignorante che se la pone: su internet, appena uno dice di lavorare a un acceleratore viene sommerso dalle richieste di chi non vede l’ora di farsi investire da un fascio di protoni nella speranza di acquisire dei superpoteri.

Perfino alcuni fisici del CERN hanno provato a rispondere all’annosa questione della mano nell’acceleratore, nei primi 4 minuti di questo video.
Eppure, vuoi perché sapranno anche tutto di fisica ma non sono medici, vuoi perché si tratta di una domanda troppo infantile e frivola, i luminari sembrano cadere dalle nuvole e i loro tentativi di rispondere si possono riassumere in un imbarazzato “non lo sappiamo”. (Possibile che non si siano preparati una risposta migliore? Nessuno ha mai fatto loro domande sceme?)

Poco male comunque, perché sulla delicata questione l’unico scienziato della cui risposta mi fiderei ciecamente non sta al CERN, ma in Russia.
Si tratta di Anatoli Bugorski, e non ha messo la mano dentro un acceleratore di particelle acceso… ci ha infilato tutta la testa.

© Sergey Velichkin – TASS

Il 13 luglio del 1978 Bugorski stava ispezionando il sincrotrone U-70 all’Istituto di fisica ad alta energia nella città di Protvino.
Inaugurato nel 1967, questo acceleratore circolare dal perimetro di 1,5 km aveva detenuto per cinque anni il record del mondo per l’altissima energia del suo fascio (quel “70” infatti indica i gigaelectronvolt che raggiunge nella fase finale); e ancora oggi è il più potente di tutta la Russia.

Ispezionare una bestia del genere non è come aprire il cofano e controllare il motore dell’auto – nonostante per chi scrive siano due attività ugualmente esoteriche. Per eseguire la manutenzione, quella mattina, Burgoski doveva infilarsi nel circuito dell’acceleratore. Prima di scendere aveva dunque avvisato la centrale di controllo di spegnere il raggio, nei cinque minuti successivi.
Era arrivato alla sala sperimentale con un minuto o due di anticipo, ma non ci aveva fatto caso perché aveva trovato la porta aperta; inoltre il segnale di sicurezza era spento, segno che il macchinario non era più in funzione. “Che bravi, che efficienti, i ragazzi alla centrale – avrà pensato – hanno già fermato tutto, sapendo che stavo arrivando”.

I ragazzi nella sala di controllo.

Bello tranquillo, si decise quindi ad aprire l’acceleratore.
Quello che non sapeva era che la porta era stata lasciata socchiusa per sbaglio; e che la lampadina del segnale di pericolo si era appena fulminata.

© Sergey Velichkin – TASS

Appena sbirciò all’interno del corridoio, la sua testa venne trapassata all’istante da un fascio di protoni di 2×3 millimetri di grandezza, sparato a una velocità vertiginosa.
Burgoski vide un flash “più luminoso di mille soli”, mentre il raggio entrava dalla parte posteriore del cranio e in una frazione di secondo bruciava una linea retta attraverso il suo cervello, uscendo in prossimità della narice sinistra.
Il tutto fu troppo veloce perché Burgoski avvertisse dolore; ma non abbastanza veloce (almeno, questo voglio immaginare) da impedirgli di imprecare mentalmente contro gli addetti alla sicurezza.

Burgoski venne portato in infermeria, e nel giro di poco tempo la metà del volto colpita si gonfiò a dismisura. Il raggio aveva trapassato il suo orecchio medio, e la ferita continuava a friggergli pian piano i nervi della faccia. Ma il problema vero erano le radiazioni.
In quel millesimo di secondo, Bugorski era stato esposto a una dose di radiazioni pari a 200.000/300.000 röntgen, vale a dire una dose 300 volte maggiore della quantità letale.

Per gli scienziati questo sfortunato dottorando era diventato di colpo un caso di studio interessante.
Dato per spacciato, venne trasferito d’urgenza in una clinica a Mosca, per essere posto sotto osservazione durante quelli che, presumibilmente, sarebbero stati i suoi ultimi giorni di vita. Arrivarono studiosi da tutte le parti per guardarlo morire, perché nessuno prima di lui era mai stato vittima di un fascio di radiazioni così concentrato, come ricorda un articolo su The Atlantic:

la particolarità nel caso di Bugorski era che le radiazioni erano concentrate lungo un sottile fascio attraverso la testa, piuttosto che essere distribuite ampiamente a causa di ricadute radioattive, come nel caso di molte vittime del disastro di Chernobyl o del bombardamento di Hiroshima. Nell’incidente di Bugorski, i tessuti particolarmente vulnerabili, come il midollo osseo e il tratto gastrointestinale, potrebbero essere stati in larga parte risparmiati. Ma dove il raggio colpì la testa di Bugorski, depositò una quantità oscena di energia di radiazione, centinaia di volte maggiore di una dose letale.

Eppure, a dispetto di qualsiasi previsione, Burgoski non morì.
In seguito all’incidente perse totalmente l’udito dall’orecchio sinistro (rimpiazzato da un acufene), soffrì per il resto della vita di crisi epilettiche, e di un’emiparesi facciale. Ma a parte questi danni, permanenti ma non letali, recuperò del tutto la salute: nel giro di 18 mesi tornò al lavoro, completò il dottorato e continuò la carriera di scienziato e coordinatore sperimentale.
Non poté parlare della sua disavventura fino alla fine degli anni ’80, per via del segreto di stato che copriva tutte le informazioni anche solo lontanamente connesse con il nucleare. Burgoski è ancora vivo e vegeto all’età di 77 anni.

Insomma, magari la sua storia non risponde esattamente alla nostra puerile domanda su cosa succederebbe alla nostra mano nell’acceleratore, ma ci può dare un’idea approssimativa.
Come riassume il Professor Michael Merrifield nel video citato:

Viaggi spaziali

L’esplorazione spaziale, iniziata in modo pionieristico alla fine degli anni ’60, ha conosciuto un momento “morto” negli ultimi decenni, ma oggi sta tornando ad essere parte integrante dei progetti delle grandi agenzie aerospaziali. Gli Stati Uniti hanno pianificato i primi viaggi su Marte per la metà degli anni 2030; ESA, Russia e Cina sembra abbiano in progetto missioni similari. Ma al di là dello stimolo che questi salti nell’ignoto regalano alla nostra fantasia, ci sono dei lati oscuri con cui fare i conti (che sono poi quelli che ci interessano, qui a Bizzarro Bazar!).

Innanzitutto, teniamo presente che le enormi distanze da superare pongono diversi grattacapi. Prendiamo ad esempio una missione su Marte. Il vero problema, sostengono i professori della NASA, sarebbe il costo del “biglietto” di ritorno. Far decollare una nave spaziale dalla Terra richiede già una quantità di carburante inimmaginabile, e dotare il mezzo di una quantità di combustibile tale da permettere il viaggio di rientro è al momento pura utopia. Questo significa che il volo verso Marte sarebbe di sola andata. I primi pionieri dovrebbero divenire dei veri e propri coloni, disposti non soltanto ad esplorare il nuovo pianeta, ma a fondarvi una comunità. Dovrebbero essere scelte coppie in grado di riprodursi, per dar vita alla prima vera colonia marziana che comprenda bambini nati e cresciuti sul Pianeta Rosso. Quanti di voi non esiterebbero un attimo a lasciarsi tutto alle spalle per iniziare una nuova vita su Marte? Quale uomo accetterebbe di partire sereno, sapendo che non farà mai più ritorno, che non vedrà mai più il mare, i suoi famigliari, gli uccelli nel cielo?

Parecchi, a quanto sembra. Da quando il Journal of Cosmology ha indetto il “sondaggio”, almeno 500 volontari si sono presentati all’appello. Persone per cui l’avventura, la curiosità e la gloria valgono più di ogni altra cosa; persone che non hanno più nessun legame; persone che sognano un’epopea spaziale da quando hanno 10 anni. Forse sarà proprio questo il bacino al quale gli scienziati attingeranno, in un prossimo futuro, per selezionare gli equipaggi di questa epocale “invasione”.

Ma i viaggi spaziali sono anche lunghi, e il lato più cupo della nostra personalità può prendere il sopravvento. Lo spazio può diventare una gabbia fatta di paranoie, illusioni e depressione, fatto da cui gli scrittori di fantascienza ci mettono in guardia da molti anni. Innanzitutto, la solitudine. Una solitudine inimmaginabile. Finora i viaggi sono stati troppo brevi per una qualche manifestazione psicologica in questo senso. Ma la NASA continua a ponderare gli effetti dannosi dell’isolamento per lunghi periodi di tempo, tanto da investire 1,74 milioni di dollari nella Virtual Space Station, una sorta di “psicologo-robot” che dovrebbe aiutare e dare consigli agli astronauti depressi dalla profonda solitudine. Nel 2008, uno studio condotto al NHC HealthCare in Maryland Heights ha indicato che un cane robotico si è rivelato un ottimo rimedio per la solitudine dele persone anziane, quasi quanto un cucciolo reale… anche se l’immagine di un astronauta solo nello spazio, che parla e coccola un cane-robot non è delle più confortanti.

Nello spazio, un posto che a torto riteniamo “vuoto”, si spargono radiazioni di vario tipo. Senza la protezione dell’atmosfera, queste radiazioni possono essere pericolose. E non si tratta qui soltanto delle temibili esplosioni di raggi gamma (evento talmente raro da essere trascurabile), ma anche semplicemente delle più comuni radiazioni cosmiche: alcuni esperimenti hanno dimostrato che l’esposizione a questi raggi può causare alterazioni nell’ippocampo, l’area del cervello responsabile della creazione di nuove cellule cerebrali e ritenuta responsabile dell’apprendimento e degli stati di umore. Proteggere con scudi appropriati gli astronauti potrebbe significare ridurre i danni cerebrali e la depressione di un viaggio al di fuori dell’orbita terrestre.

Un altro problema dei viaggi astrali è la fornitura e la purificazione dell’aria. Molti studi condotti sugli scalatori di alta quota hanno dimostrato come uno scarso approvvigionamento di ossigeno porti a un calo di attenzione, di capacità cognitiva e di riconoscimento linguistico. In situazioni ancora più estreme, a ridotto apporto di ossigeno, si verificano danni permanenti al cervello. Per questo si stanno dotando le astronavi di potenti rilevatori, in grado di accorgersi in largo anticipo di un cambio nell’aria della capsula. Vengono sviluppati anche dei software in grado di “misurare” la coerenza delle risposte degli astronauti a determinate domande, per prevenire eventuali danni psichici.

Aggiungete a questo quadro lo stress del lavoro di un astronauta, costantemente vigile e attento, che deve tenere sott’occhio i parametri della missione, controllare l’equipaggiamento, sapendo che soltanto un po’ di lamiera lo protegge dall’agghiacciante vuoto siderale. Molte persone, in situazioni molto meno stressanti, si imbottiscono di psicofarmaci. L’uso e l’abuso di tali sostanze (già oggi utilizzate a bordo delle stazioni spaziali) sarà un ennesimo grattacapo da risolvere. E pensate anche solo per un momento a questa situazione: non siete voi a impazzire nello spazio, ma il vostro collega. Se nella vostra giornata quotidiana c’è sempre un orario di fine lavoro, che vi permette di staccare la spina, beh, su una navicella spaziale non esiste. Per quanto professionali gli astronauti si possano dimostrare, dovranno anche essere addestrati a far fronte a qualsiasi imprevisto, persino il crollo psicologico di uno dei membri dell’equipaggio.

Ed arriviamo infine alla questione più spinosa e difficile. Cosa fare quando un astronauta muore nello spazio?

La mitica Mary Roach, giornalista scientifica autrice dell’imperdibile Stecchiti (2005), ha da poco scritto un libro sui viaggi spaziali. Con la sua consueta scrupolosa curiosità, ha indagato anche il problema della morte nello spazio. E ci ha illuminato sulle ultime tendenze della NASA al riguardo.

La morte, già di per sé destabilizzante, diviene ancora più insostenibile in un ambiente estremo come il cosmo. Nessuno sa come un piccolo gruppo isolato nello spazio possa reagire di fronte alla scomparsa di un membro: sentimenti di paura, perdita di controllo, rabbia, colpa o attribuzione di colpa possono instaurarsi. Di fronte a un decesso che colpisce inaspettatamente un membro dell’equipaggio durante una missione, il tempo per preparare il corpo sarà soltanto di 24 ore, per prevenire infezioni. Ad ogni astronauta verrà chiesto di riempire un diario in cui annotare e sfogare le proprie emozioni al riguardo.  Il corpo, dopo una cerimonia funebre che ricordi quelle terrestri (che serva da guida per la difficile situazione e riaffermi i valori che ci accomunano), verrà deposto in un modulo apposito, studiato per eseguire la cosiddetta Promession: si tratta di un “compostaggio” ecologico dei resti umani, per mezzo del quale il corpo viene completamente congelato, poi scosso violentemente fino a ridurre la salma in una fine polverina. La capsula contenente il cadavere polverizzato verrà poi estromessa dall’astronave, là dove nessuno può vederla, trattenuta da un braccio meccanico, e lì resterà fino a quando l’astronave non rientrerà sulla Terra (ritraendosi poco prima dell’impatto con l’atmosfera); una volta atterrata potrà finalmente avere degna sepoltura. Una particolare attenzione verrà mantenuta sui “sopravvissuti”, per evitare crolli psicologici e follia.

Ecco l’articolo di Mary Roach in cui viene spiegata l’intera procedura (in inglese).

Il sogno di “fare l’astronauta” non ha mai perso il suo fascino. Ma oggi, quando questa fantasia sta quasi per diventare realtà, gli scienziati continuano a interrogarsi su quali siano le vere barriere con cui dovremo fare i conti. E pare che i mostri più pericolosi, gli alieni più letali, prenderanno corpo nella nostra stessa mente.