A lungo ritenuti gli elementi costitutivi più piccoli di tutta la materia, ora sappiamo che gli atomi sono essi stessi composti da elettroni che ruotano attorno a un nucleo fatto di protoni e neutroni.

Ma da dove vengono i nuclei? Come vengono forgiati? Quali forze governano il loro comportamento? Queste sono le domande per un nuovo acceleratore di particelle chiamato SPIRAL2 che verrà inaugurato a Caen, nord-ovest della Francia, di giovedì.

Il nucleo dell'atomo fu scoperto nel 1911, e le sue parti costitutive circa due decenni dopo.

Eppure gli scienziati sanno ancora molto poco sui nuclei, che sono circa 10, 000 volte più piccoli degli atomi in cui si trovano.

Per studiarli, il progetto da 138 milioni di euro (153 milioni di dollari) sintetizzerà ed esaminerà i cosiddetti nuclei "esotici", solitamente forgiato nei nuclei delle stelle e non trovato sulla Terra.

"Vogliamo capire come vengono prodotti questi elementi che costruiscono la materia nelle condizioni di calore estremo che si trovano nelle stelle, " ha detto Jean-Charles Thomas, un ricercatore presso l'istituto scientifico francese CNRS.

Per creare tali particelle, gli scienziati scaglieranno densi fasci di ioni, atomi privati ​​di alcuni dei loro elettroni, in un tunnel di 40 metri (131 piedi) a circa 10 metri di profondità.

"Ricreeremo ciò che accade all'interno delle stelle in laboratorio, "Thomas ha detto all'Afp.

I raggi esploderanno contro una superficie bersaglio, disintegrandosi in particelle subatomiche compresi i nuclei, molti dei quali non sarebbero mai stati visti sulla Terra.

Gli scienziati sperano che l'esperimento possa aiutare a spiegare perché nuclei diversi hanno rapporti protoni/neutroni diversi. Il rapporto è ciò che determina la carica di un atomo e l'elemento chimico a cui appartiene.

I nuclei atomici sulla Terra variano dai più leggeri, idrogeno, con un solo protone, al più pesante, uranio, che ha 92.

I nuclei sono circa 10, 000 volte più piccoli dei loro atomi, ma contengono il 99,9 percento della massa.

"SPIRAL2 darà accesso a tutta una serie di esperimenti su nuclei esotici, che finora sono stati impossibili, ", si legge in una nota sul sito web del progetto.

"In particolare, fornirà fasci intensi di nuclei esotici ricchi di neutroni le cui proprietà sono poco esplorate al momento".

Le travi, Da 10 a 100 volte più densa di atomi di quelli utilizzati oggi in qualsiasi altro acceleratore di particelle, creerà grandi quantità di nuclei esotici per ulteriori sperimentazioni, la squadra si aspetta.

Gli scienziati ritengono che ce ne siano quasi 8, 000 tipi di nuclei esotici, di cui abbiamo osservato circa 2, 900 finora.

Medicina ed energia

I leader del progetto sperano che SPIRAL2 apporterà benefici per il trattamento del cancro e l'energia nucleare.

"Speriamo di produrre nuclei radioattivi che... emettano radiazioni molto forti ma localizzate" per il trattamento del tumore, disse Hervé Savajols, coordinatore scientifico del progetto.

Queste minuscole particelle potrebbero essere iniettate nei malati di cancro per emettere le loro radiazioni solo quando raggiungono i tumori mirati, quindi senza danneggiare alcun tessuto non canceroso, come fanno i trattamenti esistenti.

La ricerca può anche aiutare a progettare un ambiente più sicuro, metodo più ecologico ed efficiente per generare energia dalla fissione nucleare, un processo che comporta la scissione degli atomi con fasci di neutroni.

SPIRALE2, farà parte dell'acceleratore di ioni pesanti GANIL a Caen, un progetto della Commissione francese per l'energia atomica (CEA) e del CNRS, con il sostegno dell'Unione Europea.

Progetti simili sono in fase di sviluppo anche in altri paesi, compreso il Canada e presso l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) in Svizzera.

© 2016 AFP