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Dal disastro alla conoscenza: i Laboratori Nazionali del Gran Sasso

L'entrata dei laboratori del Gran Sasso

L'entrata dei laboratori del Gran Sasso

Come un traforo per un'autostrada che attraversa l'Appennino diventa un centro scientifico di riferimento mondiale

Era il 4 ottobre 1964 quando s’inaugurò la prima e più lunga autostrada italiana: l’autostrada del Sole (A1). Il successo di quell’opera spinse vari piccoli e grandi potentati politici a volere un’autostrada che potesse essere legata al proprio nome. Tra le varie autostrade c’era anche quella parte dell'autostrada A24 che collega Roma al mare Adriatico passando per L'Aquila e Teramo. Per realizzare quest’autostrada era necessario fare un tunnel sotto il Gran Sasso, in Abruzzo, tunnel che produsse una serie di calamità naturali e la morte di 11 persone, senza considerare la lievitazione di costi passata da 80 miliardi di lire a 1700 miliardi di lire.  Quando la scavatrice usata per fare il tunnel bucò un serbatoio di acqua sotterranea, alto 600 m, un getto di acqua e fango alla pressione di 60 atmosfere travolse ogni cosa. La parte bassa della città di Assergi fu allagata, costringendo a un’evacuazione, e il corso di molte sorgenti fu compromesso. Il1º dicembre 1984 venne inaugurato la galleria a corsia unica per senso di marcia. Ora il traforo del Gran Sasso è un tunnel stradale, costituito da due tubi ciascuno a due corsie e senso unico di circolazione, che attraversa gli Appennini ed è la più lunga galleria stradale a due canne d'Europa.

Nel 1979 la comunità scientifica attivamente interessata a studiare la composizione della materia, aveva intuito che quell’enorme cantiere sotto la montagna, che era stato fatto per costruire il tunnel poteva essere utilizzato per scopi scientifici.  Nel 1981 il governo decise di assegnare 20 miliardi di lire per realizzare il più grande laboratorio sotterraneo del mondo: i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), assegnandolo all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).

I Laboratori sono dedicati allo studio delle forze fondamentali della natura seguendo un approccio complementare a quello usato nei laboratori dotati di acceleratori, come succede ad esempio al CERN.  Per conoscere l’intima essenza della materia si devono raggiungere scale energetiche alle quali le forze note diventano una sola e a quelle alla quale si manifesta la gravità quantistica. La gravità quantistica è quel campo della fisica teorica che tenta di unificare le tre delle forze fondamentali della natura (elettromagnetica, debole e forte), con la gravità.

Invece di accelerare le particelle per farle collidere l’una con l’altra, si è pensato di utilizzare fenomeni naturali, anche se rari, di scala di energia molto alta, osservandoli con dei sofisticatissimi sensori. Per far questo è necessario ridurre al minimo il disturbo di altri fenomeni che danno segnali del tutto simili, ma molto più frequenti. Basti, ad esempio, pensare che di giorno non possiamo vedere le stelle, perché la loro luce è nascosta da quella molto più intensa del Sole.

Ebbene i 1400 m di copertura di roccia dei LNGS riducono di un milione di volte il flusso di raggi cosmici e inoltre la roccia della montagna ha una radioattività naturale eccezionalmente bassa, proprio quello che ci voleva per fare degli esperimenti di altissima precisione.

Nei LNGS non si studia solo la fisica fondamentale, ma anche quella applicata, come quella che viene fatta da: ERMES – Environmental Radioactivity Monitoring for Earth Sciences. Questo progetto è finalizzato allo studio della radioattività ambientale per fare attività di ricerca nello studio delle interazioni acqua-roccia, dei processi geodinamici, del trasporto atmosferico, dei cambiamenti climatici, utilizzando i radionuclidi naturali e antropogenici come messaggeri.  ERMES è nato nel 1995 con l’inizio delle attività di misura del Radon in acqua. Tra i risultati scientifici si possono citare il migliore risultato al mondo per il Carbonio-14 (Radiocarbonio) necessario per la datazione di qualsiasi reperto. Un altro eccellente primato è la minima attività rivelabile, inferiore a 0.4 TU, ottenuta per il Trizio (unità Trizio=TU=1 atomo di Trizio per 1018 atomi di Idrogeno), importante radionuclide per lo studio della dinamica degli acquiferi e del vapore acqueo atmosferico.

Recentemente, ERMES ha evidenziato per la prima volta al mondo variazioni di Uranio nelle acque sotterranee in relazione a processi geodinamici, focalizzando l’attenzione sul ruolo degli Attinidi nello studio della Litosfera e del Mantello superiore terrestre. I radionuclidi sono dei messaggeri di processi chimico-fisici che sono avvenuti o avvengono nel nostro pianeta, sia nella sua componente fluida (atmosfera e oceani) sia solida: sono degli indicatori del nostro passato e del nostro presente, che ci permettono di sviluppare modelli di previsione. Per tale motivo, sono essenziali nel caratterizzare la dinamica degli eventi. La radioattività ambientale è la nostra memoria, il nostro orologio e la concreta possibilità di verificare le previsioni del futuro: è la descrizione ideale dell’esploratore, e come ogni esplorazione ha un legame diretto con il luogo che si sta studiando. Un progetto che ha raccolto il plauso e l’adesione di ben 40 laboratori internazionali, oltre che la IAEA, l’agenzia atomica per l’energia nucleare che sovraintende al controllo ed al monitoraggio con lo scopo di promuovere l'utilizzo pacifico dell'energia nucleare e di impedirne l'utilizzo per scopi militari. ERMES ha realizzato un laboratorio di ultra-basso fondo con caratteristiche tali da diventare il laboratorio di riferimento mondiale per la radioattività ambientale nei campi di ricerca per le Scienze della Terra e dei Materiali, Sicurezza, Salvaguardia e Non-proliferazione Nucleare. LNGS ed ERMES sono un esempio di come la scienza, se ben orientata, può supplire ai guasti causati dall’uomo, producendo lavoro e orientando le scelte economiche.

 

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