Studenti e ricercatori

Nel tempio della Fisica, sotto la montagna, si studiano le stelle

di F. Mal.

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Tre grandi sale lunghe 100 metri e larghe 20, sono unite tra loro da tunnel e corridoi. Sono i laboratori sotterranei del Gran Sasso, uno dei centri di ricerca più sofisticati al mondo, che appartengono all’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn). Siamo sotto il Monte Aquila, in Abruzzo, tra la provincia dell’Aquila e quella di Teramo, sotto il tunnel del Gran Sasso e soprattutto sotto 1400 metri di roccia dolomitica. Qui la montagna è riuscita a creare non solo una formidabile barriera naturale, preziosa per la ricerca scientifica, ma anche a tenere lontani ostacoli ideologici, di lingua o di religione, per fare dei laboratori sotterranei un luogo completamente internazionale dove scienziati e fisici da tutto il mondo cercano di dare una risposta alle nuove grandi domande dell’umanità.

Esperimenti per grandi interrogativi
Com’è nato l’universo, come funzionano le stelle, che cos’è la materia oscura e qual è la natura del neutrino? Sono questi i grandi temi al centro di più di 15 esperimenti cui stanno lavorando oltre un migliaio di fisici, di cui 435 italiani e 708 stranieri, che arrivano da 32 paesi diversi (i dati sono del 2015).
«Ognuno di questi esperimenti – spiega Alba Formicola, ricercatrice dell’Infn, responsabile della divisione di ricerca dei laboratori – è legato ad un macro argomento come lo studio della natura dei neutrini solari, con i grandi esperimenti di Borexino e LVD, lo studio dei decadimenti rari, con i progetti come CUORE, CUPID-O, GERDA, quelli sulla materia oscura con gli esperimenti Dark Side 50, Xenon1T, Cresst e Dama/Libra. E infine gli esperimenti di astrofisica nucleare come Luna e Luna MV che partirà nel 2018 con i fondi per i progetti premiali del Miur. In questo caso, Luna è stato il primo esperimento che ha posto un acceleratore sotto terra per studiare le stelle».

Sale come luoghi sacri
Entrando nelle sale dei laboratori si ha come la sensazione di violare un luogo sacro, dove sono custoditi i “segreti” per interpretare la realtà di domani. Qui c’è un’attenzione estrema affinchè l’ambiente rimanga il più puro e incontaminato possibile. I 1.400 metri di roccia che sovrastano i laboratori, infatti, costituiscono una copertura capace di ridurre il flusso dei raggi cosmici, ovvero quelle particelle di origine galattica ed extragalattica, che altrimenti interferirebbero con le apparecchiature sperimentali costruite proprio per studiare fenomeni estremamente rari. Ma la montagna da sola non basta. E in ognuno degli esperimenti gli scienziati ricorrono a complicati sistemi di protezione del nucleo dell’esperimento stesso, utilizzando elementi isolanti come l’acqua purificata, o addirittura il piombo trovato a bordo di una nave romana di 2000 anni fa, oltre ad una serie di camere isolanti, montate una dentro l’altra, come in una matriosca.

Progetti al top
La sala “A” è quella che ospita alcuni dei progetti più antichi, come nel caso di LVD, messo a punto nel ’92 da Antonino Zichichi, il fisico italiano padre dei laboratori del Gran Sasso. La macchina da 24 anni aspetta l’esplosione di una Supernova per studiare i neutrini che verranno sprigionati al momento dell’esplosione in un intervallo di 10-15 secondi. La sala “C”, invece ha ospitato Opera, l’esperimento, realizzato in collaborazione con il Cern di Ginevra, che ha provato il fenomeno dell’oscillazione dei neutrini, teorizzato da Bruno Pontecorvo nel 1959, che è valso ai ricercatori il premio Nobel per la Fisica nel 2015. Oggi Opera è in via di smantellamento, ma accanto a lui si lavora sui neutrini solari con Borexino e sullo studio della materia oscura con DarkSide 50.

Materia oscura sotto la lente
Infine la sala B, quella di mezzo. Ospita uno degli esperimenti più avanzati che riguardano, anche in questo caso, la materia oscura, Xenon 1 T. «Sappiamo che la materia oscura ha delle particelle molto elusive, le Wimp, dotate di una massa che interagisce debolmente – spiega Andrea Molinario, assegnista di ricerca che sta lavorando al progetto insieme a ricercatori di 21 diversi paesi del mondo dagli Stati Uniti alla Germania, dagli Emirati Arabi a Israele – l’obiettivo del progetto è quello di avere un rilevatore a terra in grado di osservare i deboli segnali che arrivano dalla materia oscura. Useremo il gas xenon raffreddato allo stato liquido. Ci aspettiamo di registrare un doppio segnale, quello di un urto, come se si scontrassero due palle di biliardo. Questo doppio segnale di luce, che la macchina trasformerà in un segnale elettrico, sarà prodotto ogni qualvolta che una particella carica si muoverà dentro lo xenon. Man mano dovremmo discriminare i segnali prodotti dai rumori di fondo, per arrivare ad individuare quelli prodotti dalla materia oscura». Si tratta del più grande esperimento al mondo realizzato con oltre tre tonnellate di xenon portato allo stato liquido. Il progetto è in fase di commissioning, ovvero in via di collaudo, ed è pronto a partire entro l’estate. La prima fase di “presa dati” durerà due-tre anni. E già dopo i pochi mesi potrebbero arrivare le prime tangibili risposte sulla materia oscura.


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