Neutrini e ricerca nel mondo globalizzato
A colloquio con Lucia Votàno
La dirigente di ricerca associata ai Laboratori di Frascati dell’INFN lamenta lo
scarso impegno dell’Italia nei confronti della scuola, dell’università e della
ricerca scientifica. Ciò determina il fatto che il nostro Paese detiene in
Europa e rispetto ai paesi OCSE il triste primato di uno dei più bassi numeri di
ricercatori rispetto alla popolazione attiva
di Bartolomeo Buscema
Piacenza. A margine del seminario di formazione “Nei misteri del Cosmo: onde,
particelle e pianeti di altre stelle” promosso dall’UGIS - Unione Giornalisti
Italiani Scientifici- insieme all’Ordine e la Fondazione giornalisti
dell’Emilia-Romagna, con la collaborazione di Fast, Federazione delle
associazioni scientifiche e tecniche, Fondazione di Piacenza e Vigevano e
Associazione Edoardo Amaldi, abbiamo posto alcune domande alla relatrice Lucia
Votàno che, nel suo intervento, oltre a parlarci di neutrini, ha riflettuto
sull’impatto della ricerca scientifica, specialmente quella di base, in un mondo
sempre più globalizzato. Lucia Votàno, laureata in fisica, è stata la prima
donna chiamata a dirigere, dal 2009 al 2012, i Laboratori Nazionali del Gran
Sasso dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, luogo di eccellenza per lo
studio dei neutrini e la materia oscura. Dirigente di ricerca associata ai
Laboratori di Frascati dell’INFN, partecipa oggi all’esperimento JUNO (Jiangmen
Underground Neutrino Observatory) situato nel sud della Cina vicino alla città
di Kaiping, dove si sta costruendo un gigantesco rivelatore sotterraneo che, per
studiare i neutrini, utilizza come sorgente quelli prodotti artificialmente da
alcuni reattori nucleari che sorgono nelle vicinanze. In particolare, osservando
con grande sensibilità il fenomeno dell’oscillazione dei neutrini, cioè la
mutazione da un tipo all’altro, si vuole determinare la cosiddetta “gerarchia di
massa dei neutrini”, cioè l’ordine in cui sono disposte le masse dei tre tipi di
neutrino che conosciamo. Un importante progetto di ricerca di base che ci
aiuterà a conoscere meglio la realtà nella quale viviamo. Una realtà di cui
sappiamo ancora ben poco.
D. Nonostante i sensibili progressi dell’ultima decade conosciamo ancora ben
poco sul neutrino, che qualcuno chiama “ il fantasma dell’Universo”, che
potrebbe aiutarci a conoscere meglio la realtà infinitesima e quella sconfinata
del nostro Universo. In che modo?
R. Nell’Universo, o almeno in quello costituito di materia luminosa, i neutrini,
insieme ai fotoni, sono le particelle più numerose, all’incirca un miliardo di
volte di più dei protoni e dei neutroni di tutte le stelle dell’universo.
Conosciamo tre tipi o sapori di neutrini, privi di carica elettrica, sono
elusivi appunto come fantasmi, interagiscono cioè pochissimo con la materia e
sono quindi in grado di attraversare indenni la terra, lo spazio, arrivando sino
a noi dagli angoli più remoti e nascosti dell’universo. Sono dei messaggeri che
ci possono portare utili informazioni sugli eventi cosmici catastrofici che li
hanno generati, sul funzionamento delle stelle e sulla loro morte, o ancora sui
primissimi istanti di vita dell’universo. Sappiamo inoltre con certezza che i
neutrini oscillano, cambiano la loro identità viaggiando nello spazio e nel
tempo, trasformandosi da un tipo o sapore a un altro. Questo fenomeno misurato è
la dimostrazione che i neutrini hanno una massa, un segnale questo di nuova
fisica al di là del Modello Standard delle particelle elementari, che ne
prevedeva una massa nulla come i fotoni. Il loro interesse è quindi duplice,
come messaggeri dell’universo insieme ai fotoni e alle onde gravitazionali e
come segnali di nuova fisica nel mondo infinitesimo delle particelle.
D. Dove sono i laboratori più avanzati nel mondo? In particolare ci può
tratteggiare le attività di ricerca di base del progetto JUNO (The Jiangmen
Underground Neutrino Observatory) nel quale Lei è direttamente coinvolta?
R. Nel campo della fisica delle particelle elementari il laboratorio più
avanzato al mondo è indubbiamente il CERN a Ginevra, che ospita il Large Hadron
Collider (LHC), l’acceleratore di particelle più potente al mondo. Per la fisica
astro-particellare, un settore alla congiunzione tra astrofisica, cosmologia e
studio delle particelle elementari, le infrastrutture di ricerca più importanti
sono i laboratori sotterranei dove si possono studiare fenomeni rari al riparo
dalla pioggia incessante di raggi cosmici che attraversa l’atmosfera terrestre.
Tra essi ancora oggi il più grande e il più importante al mondo è il Laboratorio
INFN del Gran Sasso che ospita quasi una ventina di esperimenti internazionali
dedicati principalmente allo studio di diversi aspetti della fisica dei neutrini
e alla caccia della materia oscura dell’universo. Una questione ancora aperta di
grande rilevanza riguarda l’ordine o gerarchia delle masse dei tre neutrini
conosciuti, per la quale ci sono due possibili soluzioni note come gerarchia
diretta o inversa. Per capire quale sia quella corretta, si possono utilizzare
come sorgente i fasci di antineutrini prodotti dalle centrali nucleari per la
produzione di energia elettrica. In
questo caso la tecnica utilizzata consiste nel misurare in un rivelatore di
grandi dimensioni posto a opportuna distanza dalle centrali, la “scomparsa”
degli antineutrini elettronici, sfruttando un effetto d’interferenza tra le
oscillazioni nei tre sapori. Questo è il caso dell’esperimento JUNO già
finanziato e al momento in costruzione, che sarà operativo entro il 2021 in un
nuovo laboratorio sotterraneo che si sta scavando nel sud della Cina, vicino
alla città di Kaiping, nella provincia di Guangdong, e che ospiterà solo questo
esperimento. L’apparato sperimentale consiste in una sfera trasparente di 40
metri di diametro, contenente 20000 tonnellate di scintillatore liquido, immerso
in una vasca di acqua molto pura agente come schermo attivo contro i raggi
cosmici residui. È un esperimento gigante di ultima generazione che potrà anche
rivelare i neutrini solari, quelli da collasso delle stelle o i geoneutrini.
D. Un paio di anni fa ho letto il suo libro “La via della seta. La fisica da
Enrico Fermi alla Cina” che parla di neutrini ma anche di
scienza, economia e
politica, come ci ha ricordato in un Suo recente intervento a Piacenza
davanti a una platea di giornalisti scientifici. E’ ancora del parere che
gli scarsi finanziamenti e l’elefantiaca burocrazia italiana, che non risparmia
il mondo della ricerca, sia una grossa palla al piede per tanti giovani talenti
che si affacciano nell’affascinante mondo della ricerca scientifica?
R. Lo scarso impegno dell’Italia nei confronti della scuola, dell’università e
della ricerca scientifica, che si protrae ormai da quasi un ventennio, non è
solamente la causa del fatto che deteniamo in Europa e rispetto ai paesi OCSE il
triste primato di uno dei più bassi numeri di ricercatori rispetto alla
popolazione attiva. Come anche gli economisti illuminati ci ripetono, ė anche la
principale causa del declino economico e sociale dell’Italia, della sua crescita
asfittica e di altri record negativi che ci fanno essere spesso il fanalino di
coda dell’Europa. Viviamo ,infatti, in pieno nella società della conoscenza, in
cui la formazione, la ricerca e in generale la Cultura sono diventati i motori
principali delle dinamiche di sviluppo delle nazioni.
D. Quale lezione possiamo, oggi, imparare dalla lungimiranza, sembra di capire,
degli scienziati del Paese del Dragone?
R. Parlerei anche di lungimiranza della classe dirigente. Riprendo l’esempio di
JUNO perché molto esplicativo. JUNO non è un esperimento esclusivamente cinese,
ma una collaborazione di circa 600 scienziati di tutto il mondo. La
partecipazione dei cinesi rimane comunque maggioritaria sia in termini numerici
sia finanziari. Su un costo complessivo di realizzazione di circa 300 milioni di
euro, il finanziamento cinese copre, infatti, il 95% del totale e i gruppi
cinesi rappresentano circa il 60% del totale dei partecipanti. È questo un
esempio che dimostra come la Cina sia passata nell’arco di qualche decennio da
un ruolo marginale nella fisica delle particelle a poter finanziare quasi
totalmente un esperimento gigante per la fisica del neutrino, offrendo anche
numerose posizioni sia da ricercatore sia da professore ordinario agli
scienziati occidentali. Tutto questo grazie a massicci investimenti governativi
nella ricerca e nella formazione effettuati negli ultimi decenni da cui ha
tratto vantaggio anche la ricerca di base che non ha necessariamente immediate
applicazioni nella vita quotidiana della popolazione. D’altra parte, la Cina
registra ormai da numerosi anni un grande sviluppo economico con tassi di
crescita del PIL impensabili per noi europei, anche se negli ultimi anni si è
registrato un po’ di rallentamento. Tali successi sono sicuramente la
conseguenza di scelte di politica economica e monetaria: dall’apertura di Deng
Xiaoping all’economia di mercato, alle riforme economiche introdotte negli anni
Novanta da Jang Zemin. In realtà, e ancora prima, sono il frutto della scelta
strategica di supportare massicciamente ricerca e innovazione. Tutto è partito
dalle università, dai laboratori di ricerca, dalla collaborazione tra atenei,
aziende e militari. Dagli anni Ottanta in poi la Cina ha fortemente valorizzato
l’alta formazione e la ricerca, formando schiere di tecnici, ingegneri,
ricercatori e finanziando massicciamente le università e le accademie. In
sintesi, la Cina ha una visione scientifica dello sviluppo, è perfettamente
consapevole che l’obiettivo prioritario della strategia di sviluppo del Paese
sia la promozione di nuova conoscenza. È proprio la mancanza di questa piena
consapevolezza o della volontà di tradurla in azione di governo che ha
determinato una politica di segno opposto in Italia. In realtà è tutta l’Europa
a trovarsi in mezzo alla sfida USA-Oriente e rischia di rimanerne schiacciata
diventando sempre più irrilevante. Diventa allora urgente che l’Europa s’impegni
maggiormente sul piano della Cultura e della produzione di nuova Conoscenza, per
poter ancora competere con i vecchi e nuovi colossi mondiali e fermare il suo
ormai evidente declino nello scenario globale.