Neutrini dal nulla

Gli abitanti dell’isola Britannica preferiscono starsene per conto loro – questo è ciò che la discussione politica sulla “Brexit” ci fa credere. È sicuramente vero che la maggioranza degli Inglesi ha votato in favore dell’uscita del Regno Unito dalla Comunità Europea nel Giugno 2016.

Ma per i ricercatori, stare confinati nella propria madre-terra non ha senso. La scienza ha bisogno di avere scambi internazionali; in fisica, le cui leggi sono valide universalmente, questo è ancora più vero. Così Tessa Carver, che ha la doppia cittadinanza Inglese e Americana, non ha voluto limitare la sua vita al Regno Unito, anche se è cresciuta a Oxford, la città che ospita une delle migliori università al mondo.

Dopo aver finito la scuola superiore a Oxford, Tessa Carver, figlia di uno scienziato e di un economo si trasferì prima nella capitale. Lì studiò fisica all’Imperial College di Londra.

"Ho scelto fisica perché cerca di rispondere alle domande fondamentali," dice Tessa Carver. Ha ottenuto il suo diploma di Master nel 2015 in questa Università rinomata ovunque per il suo aspetto tecnico. Il terzo anno di studio lo passò a Parigi, all’Università di Parigi Sud dove, collaborando all’esperimento Virgo, ricercò i segnali di onde gravitazionali da sorgenti esotiche.

Parte del consorzio IceCube

"Dopo il mio Master, volevo vedere qualcosa di nuovo," dice Tessa Carver. Avendo delle amicizie che studiavano al Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne (EPFL) e sentendosi a casa nella terra francofona, decise di trasferirsi all’Università di Ginevra per il suo dottorato sotto la supervisione dell’astrofisico Prof. Teresa Montaruli. Tessa Carver ricerca i neutrini che arrivano dall’universo fino alla terra. Studiando queste particelle, i ricercatori astrofisici sperano di ottenere nuove informazioni sull’universo.

Gli scienziati nel gruppo di ricerca di Teresa Montaruli di solito studiano le sorgenti astrofisiche di particelle ad alta energia. Tra di esse vi sono i neutrini, che sono in particolare studiati dall’esperimento IceCube. Montaruli è il collegamento svizzero dell’esperimento IceCube. IceCube è un singolo rivelatore composto da 5000 moduli ottici che sono inglobati nei ghiacci del Polo Sud in un volume di un kilometro cubico. I neutrini sono delle particelle molto elusive che difficilmente posso essere osservate. Ora IceCube permette agli scienziati di osservare una frazione dei neutrini che attraversano il polo sud. Dal 2005 l’esperimento è operativo e prende dati, in un primo tempo solo una parte era terminata poi dal 2011 sta funzionando la totalità.

Scoperti quasi 80 neutrini ad alta energia

"La maggior parte dei neutrini osservati da IceCube sono creati nell’atmosfera terrestre via le interazioni dei raggi," dice Tessa Carver. "Comunque, il nostro gruppo di ricerca a Ginevra è interessato in quei neutrini che arrivano fino a noi dal lontano universo e che quindi possono dirci molto riguardo la costruzione e la storia del cosmo. I neutrini cosmici dovrebbero apparire con una alta frequenza, quando hanno alta energia, rispetto ai neutrini atmosferici. Quindi selezionando eventi ad alta energia possiamo provare ad avere una selezione di eventi con una alta frazione di eventi cosmici.

"Dal 2010, IceCube ha rivelato 80 neutrini ad alta energia che hanno un’alta probabilità di provenire da una sorgente cosmica. Questi neutrini hanno in comune un’energia molto alta (da 30 a 2600 TeV) – questo è qualche ordine di grandezza in più dell’energia che le particelle elementari raggiungono nell’acceleratore di particelle LHC del CERN.

"Vogliamo trovare da dove vengono questi neutrini," dice Tessa Carver. Per determinarne l’origine, gli scienziati usano le informazioni fornite dall’esperimento IceCube. Poiché’ ogni neutrino che arriva dal cosmo è registrato da diversi moduli di IceCube diventa possibile dare una stima della loro direzione. Se si segue la traiettoria nel senso inverso, si riesce a trovare la direzione da cui arrivano i neutrini. "Abbiamo deciso di investigare prima di tutto delle posizioni nel cielo in cui altri esperimenti avevano già osservato delle sorgenti interessanti. Possiamo così determinare se otteniamo un numero significativo di neutrini che arrivano da quelle direzioni," spiega la Carver.

Un nuovo sguardo all’universo

Una risposta finale alla domanda dell’origine dei neutrini cosmici non è ancora stata trovata dagli astrofisici di Ginevra. Diverse ipotesi dell’origine di questi neutrini si stanno vagliando. Una possibile sorgente è chiamata Blazars, un tipo di galassia che emette molte radiazioni ad alta energia dal suo centro. Un'altra ipotesi è che i neutrini arrivino dai residui di supernova.

L’esperimenti IceCube continua a funzionare e prende sempre nuovi dati. Più dati saranno analizzati, meglio sarà chiarificato il mistero dell’origine dei neutrini cosmici, dice Tessa Carver.

Gli scienziati oggi sono sicuri che saranno capaci di usare i neutrini per svelare i segreti del cosmo. "Per tantissimo tempo, siamo stati solo capaci di usare la luce visibile, altre onde elettromagnetiche o particelle cariche per osservare l’universo. Oggi siamo all’inizio di una nuova era di osservazione dell’universo. Questo è stato possibile anche grazie alle onde gravitazionali dal 2015. I neutrini possono aprire altre nuove possibilità nei prossimi anni."

Entusiasmare le ragazze alla fisica.

Al momento, il traguardo scientifico e personale di Tessa Carver è di poter completare la sua tesi di dottorato. In un anno questo dovrebbe essere raggiunto. Ma in aggiunta alla sua carriera personale, la ricercatrice dell’Università di Ginevra è anche interessata a promuovere quella delle giovani scienziate donne. Attraverso varie attività promosse dal progetto Europeo GENERA, lei cerca di coinvolgere giovani donne nello studio delle scienze, in fisica in particolare. "Nell’esperimento IceCube la proporzione di donne è di circa il 25%, molto di più di altri esperimenti in fisica. Questo dimostra che c’è ancora molto che deve e può essere fatto per promuovere le donne in scienza, " dice Tessa Carver.

Autore: Benedikt Vogel