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Lucia Votano, l’italiana a caccia di materia oscura

Lucia Votano

SARZANA (SP) – Si chiama Lucia Votano, è una fisica delle particelle ed è stata la prima donna a ricoprire, nel 2009, la carica di direttore del Laboratorio Nazionale del Gran Sasso [1]dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [2] (Infn). Autrice di oltre 300 articoli pubblicati su prestigiose riviste scientifiche internazionali, Votano è stata ospite dell’edizione 2017 del Festival della Mente di Sarzana [3], dove ha parlato della ragnatela dell’Universo, l’intricato addensamento di materia che i fisici oggi chiamano oscura, un nome che illustra bene quanto ancora poco ne sappia la comunità scientifica: l’abbiamo incontrata a margine della sua lectio magistralis per farci raccontare le prospettive dei suoi lavori.

Cominciamo da lei. Ci racconta i passi principali della sua carriera?
Diciamo che ho girato un po’ il mondo. Ho cominciato ai laboratori dell’Infn di Frascati, per poi spostarmi al Cern di Ginevra e quindi ad Amburgo. Dalla metà degli anni ottanta ho cominciato a interessarmi di fisica astroparticellare, avviando una serie di esperimenti ai Laboratori del Gran Sasso, che ho diretto dal 2009. Al momento faccio parte di una grande collaborazione internazionale, lo Jiangmen Underground Neutrino Observatory [4] (Juno), il cui osservatorio ha sede in Cina e che ha l’obiettivo di studiare la cosiddetta gerarchia di massa dei neutrini.

Si è occupata a lungo anche di materia oscura. Perché è così importante, per i fisici, individuarla e venire a capo delle leggi che ne regolano il comportamento?
La materia oscura è certamente uno dei misteri più affascinanti dell’Universo. Il Modello Standard delle particelle elementari, il castello teorico che regola il comportamento di tutte le particelle note e che ha ottenuto straordinari riscontri sperimentali, si applica solo al 5% della materia osservata. Stimiamo che il 27% circa sia, per l’appunto, materia oscura [5], nel senso che non emette luce e che non sappiamo che natura abbia. La ricerca della materia oscura, come suggerisce il nome, è una caccia al buio: poiché al momento non abbiamo certezze sulla sua natura, ma solo ipotesi, è difficile costruire il rilevatore sicuramente giusto con cui speriamo di osservarla. Al momento, nessuno dei tre approcci sperimentali tentati – rivelazione diretta nei laboratori sotterranei, osservazione di alcune porzioni dello Spazio, ricerca di particelle supersimmetriche [6] nei grandi rivelatori di particelle – ha dato risultati significativi.

Non riusciamo a comprenderla, eppure sappiamo che esiste. Perché ne siamo così sicuri?
Tutte le evidenze sperimentali puntano in questa direzione. La materia oscura deve esistere, a meno che la teoria della gravitazione non sia completamente diversa da come la immaginiamo. Cosa che ritengo molto improbabile. Discorso leggermente diverso vale, invece, per un’altra entità, se possibile ancora più misteriosa. La cosiddetta energia oscura [7], il restante 68% dell’Universo, che al momento è solo il nome che diamo al fenomeno di accelerazione dell’Universo stesso. Qui forse c’è ancora più spazio per diverse spiegazioni.

Quando si riuscirà a venire a capo di materia ed energia oscura, che ne sarà del Modello Standard?
Credo che al Modello Standard toccherà la stessa sorte che ebbe la teoria della gravitazione di Newton quando Einstein scoprì la relatività generale [8]: sarà inglobato in un quadro teorico più grande che terrà conto, per l’appunto, di fenomeni al momento inspiegabili. In realtà non è una novità assoluta: già in passato, infatti, è stato necessario ritoccare le equazioni del Modello Standard, che postulavano che il neutrino non avesse massa, quando fu scoperto che in realtà la particella era massiva. Ma la demolizione e la ricostruzione dei modelli non devono farci smettere di cercare: al contrario, sono parte integrante dei concetti di scienza e metodo scientifico. I processi conoscitivi, per definizione – e per fortuna – non avranno mai fine.