Il periodo di fine anno è tempo di programmazione, anche per la grande fisica. In particolare, per quel nuovo settore detto delle astro particelle, che è una delle più preziose eredità lasciateci dal secolo scorso quando è iniziata la straordinaria convergenza delle ricerche sul macrocosmo (astro) e sul microcosmo (particelle). L’Europa è in prima linea in queste ricerche, tanto che nel 2008 era stata varata una roadmap per definire le infrastrutture di ricerca necessarie per lo sviluppo di questo settore. Sono stati poi costituiti due organismi, ASPERA (Astroparticle European Research Area, ovvero lo Spazio europeo della ricerca astro particellare) e ApPEC (Astroparticle Physics European Coordination) cioè il comitato di coordinamento per la fisica astroparticellare europea: a loro è stato affidato l’aggiornamento della roadmap e recentemente i due enti, entrambi guidati da Christian Spiering, hanno prodotto una nuova lista delle priorità che è stata ben accolta dalle agenzie di finanziamento europee e che quindi fissa la nuova tabella di marcia per il concreto sviluppo dei setti grandi progetti che costituivano il programma iniziale.
L’attuale pianificazione è organizzata su tre livelli: sono indicati progetti a scala temporale media, già in corso; altri su grande scala, che dovranno essere avviati verso la metà di questa decade; infine si parla di infrastrutture di ricerca che verranno sviluppate su tempi molto più lunghi.
La prima categoria comprende i rivelatori avanzati per la ricerca delle onde gravitazionali, settore dove nei prossimi cinque anni si prevedono scoperte di grande portata che potrebbero spalancare nuove finestre di indagine sull’universo.
C’è poi il tema della materia oscura, la dark matter, dove avanza la candidatura di un’ipotesi affascinante – quella delle particelle WIMP, Weakly Interactive Massive Particle, cioè particellemassicce debolmente interagenti – che, secondo gli estensori del rapporto, potrebbe essere confermata o falsificata entro questo decennio; gli avanzamenti nelle tecnologie di rilevamento, avvenuti negli ultimi tre anni, rafforzano tale previsione.
E non poteva mancare il fantomatico neutrino, divenuto ormai una star popolare dopo i primi sospetti che riesca a viaggiare più veloce della luce: sono in corso diversi esperimenti per misurarne tutte le caratteristiche e in particolare la massa, il cui valore preciso ha notevoli implicazioni sia nel campo delle particelle elementari sia in cosmologia.
Questo primo livello del programma aggiornato indica anche la necessità di continuare a supportare i laboratori sotterranei, come il Gran Sasso e il CanFranc recentemente avviato sotto i Pirenei; e di pensare a una possibile estensione dell’Underground Laboratory di Modane
Per la pianificazione a medio termine vengono additati quattro grandi progetti da realizzare a partire dalla seconda metà di questo decennio.
Il primo è il CTA (Cherenkov Telescope Array), una grande rete di Telescopi Cherenkov per la rivelazione dei raggi gamma di alta energia: la sua costruzione potrebbe iniziare anche prima del 2015. Poi c’è il KM3NeT, un telescopio per neutrini su grande scala (chilometro cubo) da collocare nel Mar Mediterraneo; dovrebbe avere una sensibilità maggiore del suo omologo glaciale, l’IceCube che opera in Antartide. La sua definizione tecnologica è nelle fasi finali e lo sviluppo di un prototipo dovrebbe concludersi entro i prossimi due anni.
Il terzo progetto segue le orme dell’osservatorio Pierre Auger situato in Argentina per lo studio dei raggi cosmici. Infine il progetto LAGUNA (Large Apparatus studying Grand Unification and Neutrino Astrophysics), per l’astrofisica dei neutrini a bassa energia (dalle supernovae e dai neutrini solari, geo e atmosferici) ma anche per le ricerche di fisica fondamentale senza acceleratori (ad esempio il decadimento del protone). Dati i suoi elevati costi, questo programma potrà essere sviluppato solo su base mondiale; inoltre, i tempi della sua realizzazione dipendono dalla conferma o meno, nei prossimi due anni da parte del Cern, di un parametro detto Teta13, che consentirà di condurre poi misure molto raffinate della massa del neutrino.
Il terzo gruppo riguarda progetti su una scala temporale maggiore, con infrastrutture di grandi dimensioni, nei settori dell’energia oscura e della rilevazione delle onde gravitazionali. Nel primo caso i fisici delle astroparticelle svolgono un ruolo primario in molti programmi internazionali, come quello recentemente deciso dall’ESA (Agenzia Spaziale Europea) per il 2018 e affidato al satellite EUCLID (del quale ilsussidiario.net ha parlato in anteprima) o quello dell’osservatorio LSST (Large Synoptic Survey Telescope), prevalentemente supportato dagli Usa, previsto anch’esso per il 2018, in costruzione in Cile e complementare a EUCLID.
Sul versante delle onde gravitazionali, i megaprogetti portano il nome di E.T., che non sta per extraterrestre bensì per Einstein Telescope, un’antenna sotterranea di terza generazione; e di LISA (Laser Interferometer Space Antenna), il primo osservatorio spaziale per onde gravitazionali di bassa frequenza, la cui conferma dipenderà dal successo della missione tecnologica di test LISA-Pathfinder che sarà lanciata nel2014.
Ce la farà l’Europa a sostenere il peso di simili imprese? Forse da sola no. Lo ha ammesso Hermann-Friedrich Wagner, presidente del consiglio di amministrazione di ASPERA: «Sappiamo che alcuni di questi progetti di grandi dimensioni avranno bisogno di un approccio globale. Ecco perché abbiamo invitato i nostri colleghi provenienti da altri continenti per discutere di come si possa riuscire insieme nella realizzazione di tali infrastrutture». Quel che è certo è che ne varrà la pena: sono in palio le risposte ad alcune tra le più affascinanti domande sull’Universo: sulla sua natura, sul suo inizio e sul suo futuro.
(Michele Orioli)
