La IX Notte Europea dei Ricercatori in attesa della vera libera Alba della Scienza

Poca materia ordinaria barionica e molta strana Antimateria nell’Universo. Il mistero della nostra esistenza s’infittisce sempre più come sembrano suggerire le riflessioni del Signor Data sulla sua controparte positronica, sicuramente meno evoluta, “Be-4”. Il cacciatore di antiparticelle Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), a bordo della Stazione Spaziale Internazionale in orbita terrestre a 400 Km di quota grazie ai Russi e alla liberalizzazione dell’impresa spaziale privata “benedetta” dalla Nasa, evidenzia le proprie potenzialità in due articoli scientifici pubblicati su Physical Review Letters, realizzando la prima osservazione sperimentale di un misterioso eccesso di positroni cosmici ad energie mai viste prima. Per celebrare il centenario della nascita di Bruno Pontecorvo e delle equazioni di Albert Einstein. Entusiasti i professori Rolf Heuer, Direttore Generale del Cern di Ginevra, e Samuel Ting a capo del Progetto AMS. Agganciato alla ISS dal Maggio 2011, AMS ha finora raccolto 41 miliardi di raggi cosmici presentati in un seminario al CERN di Ginevra per descrivere alla comunità scientifica internazionale i risultati nella misura di positroni fino a energie di 500 GeV e di elettroni fino a energie di 700 GeV. I dati estendono e migliorano le prime osservazioni di AMS pubblicate nella Primavera del 2013. Le nuove misure raggiungono un limite di e
to di premio Nobel, altri si mostrarono particolarmente scettici. L’atteggiamento dominante nella comunità scientifica fu quello di aspettare le analisi del gruppo del satellite Planck dell’Agenzia Spaziale Europea, specificamente destinato allo studio di precisione della radiazione cosmica di fondo. I risultati sono arrivati con un articolo in “preprint” pubblicato nei giorni scorsi. Per il team di BICEP2 rappresentano una vera e propria doccia scozzese! Il telescopio Planck ha osservato tutto il cielo a 9 frequenze nella banda delle microonde, riuscendo così a estrapolare l’intensità del segnale dovuto alle polveri contenute nella nostra Galassia nella frequenza a cui osserva BICEP2. L’alba dell’Universo, pochi istanti dopo il Big Bang o, più prosaicamente, il pulviscolo galattico che ci avvolge. Un dubbio che i cosmologi hanno avuto sin dai primissimi minuti della presentazione dei risultati di BICEP2 recepiti da subito con stupore, quando non proprio con scetticismo. Le perplessità erano dovute alla difficoltà enorme che comporta il rimuovere le contaminazioni dovute ai “foreground” galattici, peraltro mai esclusi dai ricercatori di Harvard, primi fra tutti la polvere e il sincrotrone. Già, la polvere galattica e radiazione di sincrotrone! Queste sono state le due bestie nere di BICEP2 ed esperimenti analoghi. La prima a frequenze un po’ più elevate, la seconda a frequenze più basse. Entrambe imprimono sulle mappe della polarizzazione del cielo a microonde una firma dannatamente simile a quella che avrebbero dovuto lasciare, sempre che il modello inflazionistico sia corretto, le onde gravitazionali immediatamente successive al Big Bang. Per ridurre al minimo la possibilità di confondersi, esistono essenzialmente due metodi: il primo è dotarsi di strumenti per riconoscere le firme “false” come fa Planck dallo spazio; mentre il secondo è di osservare il cielo solo attraverso le “finestre” più pulite. Il secondo metodo adottato da BICEP2. La morale? C’è polvere sui vetri, anche ai piani alti. Cioè al Polo Sud. La più pulita, fra le centinaia di finestre di quel palazzo di vetro che è la Via Lattea, la Galassia nella quale viviamo, era stata individuata dal team di BICEP2 in un pertugio visibile dall’Antantico. Qui la storia si tinge di giallo se non di nero, grazie a una mappa in polarizzazione di Planck fuoriuscita anzitempo. Non potendo attendere i dati ufficiali, infatti, i ricercatori di BICEP2, stando alla ricostruzione fatta da Adrian Cho su Science, hanno dovuto arrangiarsi con quel poco che avevano, cioè un file “pdf” presentato durante la famosa conferenza internazionale. Per ridurre ulteriormente la contaminazione da polvere e sincrotrone, i ricercatori di BICEP2 avevano inoltre progettato il loro esperimento così da essere sensibile alla frequenza meno disturbata dai due segnali di “foreground”. Con rivelatori a 150 GHz. Dunque una finestra “pulita” anche dal punto di vista della banda elettromagnetica, al di sopra del picco del sincrotrone e al di sotto di quello della polvere. Geniale. Certamente, l’ideale sarebbe stato non essere costretti a una scelta. Bisognerebbe poter osservare attraverso tutte le finestre del palazzo di vetro e a molte frequenze. Ed è esattamente quello che ha fatto la missione Planck dell’ESA, con le sue “survey” a tutto cielo su nove frequenze, da 30 a 857 GHz. Ma anche il telescopio spaziale Planck ha il suo punto debole. La sua sensibilità alla radiazione polarizzata è assai inferiore a quella di BICEP2. In pratica, quanto a polarizzazione, BICEP2 è disegnato per vedere cosa c’è fuori e Planck per caratterizzare lo sporco che c’è sulla finestra. Il risultato di questa seconda impresa è quello pubblicato pochi giorni fa: il “vetro” sopra al Polo Sud non sembra così pulito come si sperava, perlomeno relativamente alla polvere. “La pubblicazione dei dati a 353 GHz sulla polvere polarizzata ha messo in risalto che tutto o parte del segnale osservato da BICEP2 a 150 GHz, e attribuito dal team alla polarizzazione della radiazione di fondo cosmico nei modi B – rivela Nazzareno Mandolesi, responsabile dello strumento a bassa frequenza a bordo di Planck (LFI) e associato INAF – potrebbe essere dovuto a polvere galattica che, ahimè, pervade tutto il cielo, anche regioni ad alte latitudini galattiche, prima ritenute prive di polvere. È invece confermato che il contributo dell’emissione da sincrotrone, l’altro contaminante galattico attivo a frequenze minori di 150 GHz, non contamina il segnale di BICEP2 per più del 2 percento”. Allora BICEP2 non ha visto il segnale polarizzato? No, tutt’altro. I dati di Planck non inficiano in alcun modo la rilevazione del segnale a 150 GHz. È la sua origine che viene messa in discussione: non essendo irrilevante il contributo della polvere, la probabilità che sia dovuto a onde gravitazionali primordiali si riduce in modo significativo. La morale scientifica più importante di questa avventura, almeno per il momento, non ha tanto a che fare con la cosmologia quanto con i rapporti fra i team dei due esperimenti. Se lo statunitense BICEP2 è più sensibile alla polarizzazione e l’europeo Planck più capace di discernere fra “background” e “foreground”, pare proprio che per trovare i modi B primordiali, sempre che esistano, i due team dovranno sacrificare almeno in parte il pur stimolante spirito competitivo che li ha incalzati finora e cominciare a collaborare. Come già hanno iniziato a fare. “Da Agosto i team ristretti di Planck e BICEP2 stanno lavorando  assieme, nell’ambito di un Memorandum of Understanding sottoscritto dal Planck Science Team e dai leader di BICEP2 – osserva Mandolesi – con lo scopo principale di ottenere una stima scientificamente convincente del rapporto tensore-scalare primordiale, il cosiddetto “fattore r”, basato sulle misure di BICEP2 e di Planck nella regione di cielo osservata da BICEP2. Per poi arrivare a scrivere un lavoro comune, possibilmente in coincidenza con la release di dati Planck 2014”. Concretamente, questo significa che l’accesso ai dati sarà reciproco, e nessuno dei due team dovrà più ricorrere a stratagemmi come l’estrazione da un “pdf” o da una “slide” presentata a un seminario. E, se tutto va bene, entro la fine dell’anno, probabilmente già prima o durante il Convegno internazionale sulla polarizzazione a microonde in programma a Ferrara dal 1° al 5 Dicembre 2014 (Palazzo Costabili), avremo i primi risultati di questo inedito lavoro congiunto. “Stiamo ancora discutendo i dettagli – rivela Jan Tauber, project scientist di Planck – ma l’idea è di uno scambio di dati tra i due team e produrre un articolo in collaborazione”. Insomma, nonostante gli ultimi risultati di Planck giochino decisamente a sfavore, la questione non è ancora risolta. “La conclusione – sostiene Cécile Renault, fisica delle particelle e membro della collaborazione Planck – è che BICEP2 e Planck debbano analizzare i dati insieme, per ottenere il giusto rapporto tra l’intensità del segnale cosmologico e quello galattico. È ancora troppo presto per essere definitivi”. Sembra essere l’unico modo per dirimere la questione una volta per tutte. “Planck è in grado di osservare a più frequenze, e ha mappato tutto il cielo – spiega Peter Coles, cosmologo e astrofisico dell’Università del Sussex – BICEP2, d’altra parte, ha una sensibilità maggiore, ma lavora a una sola frequenza e può osservare solo una regione di cielo relativamente piccola”. Insomma, i due strumenti sembrano essere complementari: i punti deboli dell’uno rappresentano i punti di forza dell’altro. “Quello che possiamo dire ora – aggiunge Coles – è che l’annuncio di BICEP2 dato a Marzo era quantomeno prematuro”. Tutto questo mentre l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) dell’Eso, aumenta la sensibilità delle sue 66 antenne, producendo per la prima volta la più ampia configurazione focale di sempre, fino a 7 Km di ampiezza. L’estensione delle antenne è considerevole e offrirà grandi contributi scientifici aumentando il potere risolutivo del super-radiotelescopio nell’osservazione dell’Universo. Nel frattempo l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare collaborerà con la Nasa all’interno del Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI), l’istituto virtuale dell’Agenzia spaziale americana dedicato alla ricerca e all’esplorazione del Sistema Solare. È quanto stabilisce l’accordo firmato tra l’Istituto italiano e quello statunitense, che vede l’Infn entrare nel SSERVI come membro associato. La collaborazione prevede lo sviluppo futuro di attività congiunte, lo scambio di scienziati impegnati in studi volti all’esplorazione e ricerca spaziale e la fruizione condivisa dei rispettivi laboratori di ricerca nell’ambito di programmi senza scambio fondi. Tra i punti di forza della proposta selezionata dalla Nasa ci sono gli importanti risultati ottenuti dall’Infn nel posizionamento di precisione nello spazio tramite l’uso di retro-riflettori laser: strumenti avanzati per la fisica fondamentale e applicata nel Sistema Solare che offrono sia un forte ritorno in scienza sia un potenziale per nuove missioni spaziali. Con base in California, all’Ames Research Center della Nasa, il SSERVI è un istituto virtuale che, insieme a partnership internazionali, riunisce i ricercatori in un ambiente collaborativo e interdisciplinare. Le sue attività comprendono la ricerca di base e quella applicata alla Luna, agli asteroidi vicini alla Terra, alle lune di Marte, Phobos e Deimos, e agli ambienti spaziali vicini a questi corpi celesti. Prossima tappa dell’industria spaziale privata liberalizzata. In attesa della costruzione del Carlo Rubbia Nuclear Engine per l’esplorazione umana diretta dei vicini sistemi solari alieni. Il Ministero dello Sviluppo Economico (MISE) ha infatti autorizzato l’emissione in commercio di quattro francobolli ordinari dedicati ai Laboratori Nazionali dell’Istituto di Fisica Nucleare: Frascati, Gran Sasso, Legnaro e Laboratori del Sud. Un omaggio doveroso a un Ente che storicamente, immerso nelle radici profonde coltivate da Enrico Fermi, rappresenta un’eccellenza a livello internazionale, sede di scoperte che hanno segnato la Fisica nucleare mondiale. “Un riconoscimento che ci onora e ricorda la ormai sessantennale attività dell’Istituto nel campo della ricerca fondamentale – osserva Fernando Ferroni, il Presidente dell’Infn – i nostri laboratori nazionali, oggetto dell’emissione, sono l’asse portante della capacità dell’Infn di essere protagonista nella ricerca. Infrastrutture costruite nel passato e continuamente rinnovate per stare al passo della concorrenza internazionale. Un modello importante per il Paese anche nel quadro in evoluzione delle infrastrutture europee”. I francobolli, opera dell’artista Cristina Bruscaglia dell’Istituto Poligrafico e Zecca dello Stato, raffigurano un aspetto specifico dei progetti di ricerca portati avanti nei quattro laboratori: l’espertimento Kloe dell’acceleratore di particelle DaΦne dei Laboratori di Frascati, l’interno dell’esperimento Borexino dei Laboratori del Gran Sasso, un particolare del rilevatore di raggi gamma Agata per i Laboratori di Legnaro e l’interno del ciclotrone superconduttore K800 dei Laboratori Nazionali del Sud. La tiratura sarà di 2 milioni e 700 mila esemplari per ciascun francobollo. Proiezioni cinematografiche, mostre, concerti, visite guidate ai laboratori e incontri con gli scienziati, sono i numerosi eventi organizzati in Europa in occasione della Notte dei Ricercatori (www.nottedeiricercatori.it/) che si svolge, in contemporanea continentale, Venerdì 26 Settembre 2014. L’iniziativa, promossa dalla Commissione Europea e giunta ormai alla nona edizione, si propone di diffondere la Cultura scientifica e di avvicinare il grande pubblico al mondo della ricerca. L’evento coinvolge in Italia cinque Progetti per un totale di 23 città. Certamente una notte non basta per scoprire il dietro le quinte dei laboratori di ricerca normalmente chiusi al pubblico, per partecipare a esperimenti e dimostrazioni scientifiche dal vivo, per assistere a mostre e visite guidate, conferenze e seminari divulgativi, spettacoli e concerti scientifici. Lanciata per la prima volta nel 2005 per avvicinare scuole, famiglie, giovani e curiosi all’attività di ricerca, spesso sconosciuta o nascosta ai più, da allora ogni anno, per una notte, centinaia di città europee si trasformano simultaneamente in teatri di esibizioni ed eventi scientifici e divulgativi divertenti e informali, che offrono al grande pubblico l’occasione di scoprire, attraverso la voce dei protagonist, che cosa fanno realmente i ricercatori e perché la loro attività è così importante per la vita di tutti noi. Fittissimo il calendario delle iniziative organizzate in Italia, uno dei Paesi europei con il maggior numero di eventi sparsi sul territorio. E tu parteciperai a questa grande iniziativa, in qualità di ricercatore, organizzatore, studente, cittadino e curioso? La IX Notte Europea dei Ricercatori, in attesa della vera libera Alba della Scienza che, come insegna il papà Galileo Galilei, non può essere ingabbiata ma soltanto liberata. Un sistema della ricerca forte e competitivo è un elemento chiave per la crescita economica di un Belpaese come l’Italia. Ma il raggiungimento di questo obiettivo è legato all’empowerment dei ricercatori, alla loro crescita professionale dentro e fuori le università, alla loro competenza e alle loro abilità anche imprenditoriali per difendere e commercializzare i propri brevetti che altrimenti finirebbero chissà dove. Accademia, scienza e industria devono dialogare per creare la figura-chiave del ricercatore competente e capace di ogni sfida. Il miglioramento dei programmi di formazione e reclutamento degli scienziati per far emergere i talenti di oggi e di domani, è l’unica vera Politica della Crescita Economica in ogni Democrazia degna di futuro e di pace, per superare la crisi attraverso un nuovo modello industriale fondato sulla conoscenza e la creatività. In Italia bisogna ancora iniziare a sostenere il nuovo Rinascimento industriale. Finora soltanto chiacchiere. Il suggerimento per l’Italia è di seguire la via indicata 500 anni fa da Leonardo da Vinci di “cercare la luce della scienza guardando al suo beneficio”, per promuovere una nuova fase di re-industrializzazione, che anziché basarsi sulla manodopera come accadde nel Dopoguerra del secolo scorso, faccia leva sul pensiero e l’innovazione in base al merito scientifico e tecnologico.

© Nicola Facciolini