Elena Aprile, un’italiana a caccia della materia oscura

Scienza

Dal Cern alla Columbia University, fino ai laboratori del Gran Sasso, dove guida l’esperimento Xenon 1T: “Voglio essere la prima a capire cosa ci nasconde l’universo”

Ai Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) si inaugura oggi Xenon 1T, l’esperimento che vuole risolvere il dilemma della materia oscura. Intanto, Xenon 1T ha già sfiorato un primato: accostare il mondo dello showbiz a quello della ricerca scientifica. La rapper e attrice quindicenne Willow Smith, figlia dell’attore americano Will Smith e appassionata di fisica, avrebbe voluto essere al Gran Sasso oggi. Solo che il 14 deve esibirsi a Los Angeles.

Gli atomi, la materia ordinaria che costituisce il mondo che percepiamo, sono una percentuale davvero piccola della massa dell’universo: appena il 5%. La stragrande maggioranza del cosmo è fatto di qualcosa la cui natura è ignota: il 27% circa è materia oscura, quasi il 68% energia oscura. D’altronde già Aristotele pensava che la materia di cui è fatta la Terra fosse diversa dalla quintessenza del mondo sopralunare. In un certo senso siamo al punto di partenza.

Quanto sia appassionante la sfida di capire cosa sia questa materia oscura, che non brilla e non emette nulla, ce lo spiega Elena Aprile, professoressa alla Columbia University di New York e portavoce di Xenon 1T.

“E’ un momento eccezionale per la ricerca in questo settore: ci sono il Large Hadron Collider, a caccia di nuove particelle, e altri tre grandi progetti, Ams, Fermi e IceCube, che cercano di individuare le particelle di cui è fatta la materia oscura. Avere l’esperimento per la rivelazione diretta con la miglior sensibilità, sapendo per di più che per molti anni manterremo questo primato, è una grande responsabilità. E poi, inutile negarlo, c’è la voglia di arrivare prima”.

E’ diretta Aprile, che ha dedicato gli ultimi 15 anni all’ideazione e alla realizzazione del progetto. Ora guida una collaborazione di 126 persone di 10 nazionalità, per 21 istituzioni di ricerca (in cui l’Italia è rappresentata dall’Infn e dall’Università di Bologna). Se tutto andrà come previsto, a fine marzo partirà la raccolta dei dati sperimentali.

Xenon 1T è un cacciatore di WIMPs (weakly interactive massive particles), le particelle massicce e debolmente interagenti che attualmente sono tra i più accreditati candidati come costituenti della materia oscura. Peccato che abbiano una natura sfuggente, interagiscano tanto raramente con la materia ordinaria che la rilevazione è estremamente difficile. D’altronde wimp in inglese indica un tipo imbranato, un pappamolle. Chi dice che ai fisici manchi il senso dell’umorismo?

Per cercar di vedere gli effetti di queste collisioni, i ricercatori hanno scelto accuratamente il bersaglio per le WIMPs: un enorme contenitore pieno di 3500 kg di xenon liquido, migliorando la sensibilità dell’apparato sperimentale di cento volte rispetto alla versione precedente dell’esperimento. “Ma la sensibilità non è maggiore solo perché la massa di xenon è più grande – avverte Aprile – Non si vince solo costruendo un rivelatore più grande, ma anche riducendo il rumore di fondo”.

In un certo senso, la cifra dell’esperimento Xenon 1T è proprio la “pulizia”, l’eliminazione di ogni possibile effetto che possa coprire i segnali cercati. Si va nelle viscere del Gran Sasso per questo, per schermarsi dai raggi cosmici che bombardano la Terra in continuazione, ma non basta. “Si selezionano i materiali costruttivi cercando quelli con meno radioattività, e poi si immerge il rivelatore in un enorme bagno d’acqua, uno scudo che scherma da falsi segnali provenienti da muoni”.

Ma l’asso nella manica della collaborazione Xenon 1T è proprio la determinazione e la tenacia della sua portavoce, temprate in una lunga carriera all’estero. “Nel 1977 ho vinto una borsa di studio al Cern. Dalla mia città, Napoli, a Ginevra. Dovevo restare tre mesi, rimasi più di un anno. Carlo Rubbia aveva deciso di prendermi nel suo gruppo. Sono stati anni formativi, si lavorava senza orari né feste. Forse ho preso da Rubbia la cattiva abitudine a non dire mai a qualcuno ‘sei bravo’. Ma lì ho imparato che se vuoi raggiungere un obiettivo non puoi avere un atteggiamento troppo morbido”.

Una durezza che ha però un prezzo. “Diventi un’apripista, magari, ma ti fai molti nemici. Ora, per esempio, c’è una competizione molto forte tra gli esperimenti concorrenti sulla materia oscura; è naturale che qualcuno vorrebbe vederci fallire, però fa anche male”.

Non ha paura di apparire fragile Elena Aprile, d’altronde è dal 1983 che la sua carriera si svolge nei competitivissimi Stati Uniti. A New York, nella Columbia University, è diventata la prima donna a insegnare nel dipartimento di fisica che accolse Enrico Fermi in fuga dall’Italia fascista.

“Il vero choc fu per i miei trenta colleghi maschi, mentre io ho sempre sentito che essere donna era una risorsa. Quando restai incinta lavorai fino a poco prima del parto, e i miei colleghi si chiedevano perché non me ne restassi a riposo a casa. E io invece sentivo di avere una marcia in più: potevo fare un figlio e fare fisica, contemporaneamente. Comunque, se non ti accontenti di restartene nelle seconde file, è inutile negare che per una donna è più difficile, in fisica come in altri campi. Ma non si deve mollare… Pensi che colpo se fossi riuscita a convincere Willow Smith a cambiare carriera…”.

 

(Nel video realizzato dall’Infn, la costruzione in timelapse del laboratorio in cui si svolge la ricerca)

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