La musica nascosta dell'Universo

Il decennio 2010-2020 sarà ricordato negli anni a venire come uno dei più prolifici nel campo della fisica fondamentale. Scoperte epocali come quella del Bosone di Higgs al CERN, nel 2012, e delle onde gravitazionali da parte delle collaborazioni internazionali LIGO e Virgo, nel 2015, hanno coronato decenni di ricerca e ripagato per la loro perseveranza e determinazione generazioni di fisici in tutto il mondo. La portata delle due scoperte è stata tale da portare in tempi rapidissimi all’assegnazione di due Premi Nobel per la Fisica, nel 2013 e nel 2017.

Ma il 2017 non sarà ricordato solo per il Nobel alla scoperta delle onde gravitazionali. Nello stesso anno, l'osservazione sinergica della fusione di due stelle di neutroni da parte di strumenti diversi, capaci di rivelare la luce, le particelle e le onde gravitazionali emesse durante la fusione, ha profondamente potenziato il nostro modo di guardare l'Universo. Quella osservazione inaspettata ha infatti dato il via a una nuova astronomia, l'astronomia multimessaggera, uno strumento che ci consente oggi di ascoltare una voce inedita dell'Universo, integrando i messaggeri cosmici noti a quelli che prima non eravamo in grado di "sentire", come le onde gravitazionali.

Virgo è un'antenna interferometrica per onde gravitazionali con sede a Cascina, vicino a Pisa, presso il consorzio internazionale EGO (European Gravitational Observatory), fondato e gestito dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) francese. La ricerca che ha portato alla realizzazione di questa infrastruttura ha compiuto i primi passi negli anni a metà del secolo scorso e ha coinvolto oltre due generazioni di fisici e ingegneri nello sviluppo di metodi e tecnologie per la rivelazione delle onde gravitazionali.

L'interferometro Virgo a Cascina (Pisa).

Questa tensione a estendere i confini della conoscenza in una direzione molto precisa e a superare i limiti delle tecnologie necessarie ha un impatto inevitabile, sebbene spesso inaspettato, anche in campi apparentemente distanti: buona parte della ricerca in cui è impegnato l'INFN, per esempio, ha portato allo sviluppo di applicazioni per la medicina, il calcolo e le reti, la salvaguardia dei beni culturali. E, in generale, la realizzazione di un'infrastruttura ha indubbi benefici sugli sviluppi futuri della ricerca, in quanto rende stabili le conoscenze e consente di sperimentare idee innovative. Per questo, e per il mantenimento della competitività a livello internazionale, è fondamentale che l'Italia si doti di infrastrutture di ricerca, così come di infrastrutture d’eccellenza per la mobilità, l'energia, i servizi.

Per noi ricercatori la sfida al superamento dei limiti è quanto mai aperta: nel campo della ricerca fondamentale, diverse questioni irrisolte ci terranno occupati nei prossimi anni, come la natura della materia oscura e la soluzione ai problemi del nostro modello teorico sui costituenti fondamentali della materia. Il bosone di Higgs ne ha sostanzialmente confermato l'impianto, ma qualcosa non torna ancora ed è qualcosa che ha a che fare con oggetti che stiamo studiando nel dettaglio: i neutrini, la gravità, l'antimateria. Parte di questa ricerca, soprattutto nel campo nella materia oscura e dei neutrini, è svolta in una delle più affascinanti infrastrutture di ricerca che l’Italia possa vantare a livello internazionale: i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN, il più grande laboratorio di ricerca sotterraneo del mondo.

Questi i temi toccati durante il primo di una serie di eventi dedicati ad alcune delle infrastrutture di ricerca dell’INFN, "La musica nascosta dell'Universo. Virgo e le onde gravitazionali", ospitato il 17 maggio sui canali social di Centrale dell’Acqua di Milano e che ha visto protagonisti, con me, Giovanni Losurdo, Dirigente di ricerca INFN e Spokesperson della Collaborazione Virgo, e Luca Montani, Direttore Comunicazione e Relazioni Istituzionali di MMSpa.

Chiara Meroni – Sposata, con tre figli, è vicepresidente dell'INFN dal luglio 2020. Dirigente di ricerca, è stata direttore della sezione INFN di Milano dal 2012 al 2020. Nella sua carriera scientifica ha lavorato nel campo della fisica delle particelle elementari, partecipando a collaborazioni internazionali al CERN. Ha competenze sperimentali nel campo dei rivelatori di traccia a semiconduttori, strip e pixel di silicio. Attualmente lavora all’esperimento ATLAS a LHC. È stata il coordinatore nazionale del progetto europeo AIDA per la realizzazione di infrastrutture di R&D di rivelatori per futuri esperimenti, e attualmente ricopre lo stesso incarico nel successivo progetto AIDA2020.