SPECIALE NOVEMBRE – Qualche anno fa è arrivata sul mercato dei videogiochi Lara Croft, una temeraria esploratrice che sfida i limiti della Natura per portare a termine le missioni più audaci. Molti negli anni si sono appassionati all’avvenente eroina e alle sue avventure e si sono immedesimati in lei attraverso il gioco, ma forse non tutti sanno che nella vita reale ci sono dei ricercatori che per portare avanti le proprie missioni scientifiche sfidano le condizioni fisiche più estreme.
Alla ricerca dei neutrini tra i ghiacci del Polo…
Il polo scientifico più “estremo” noto alle cronache è certamente IceCube Neutrino Detector, un rivelatore di neutrini posto un chilometro e mezzo sotto il ghiaccio antartico con lo scopo di tracciare il passaggio dei neutrini ad alta energia per comprendere sempre meglio l’origine dei raggi cosmici e di altri fenomeni della fisica delle particelle. I neutrini infatti sono particelle piccolissime teorizzate all’interno del cosiddetto Modello Standard e che fino a poco tempo fa erano considerate prive di massa. Attualmente gli scienziati hanno scoperto che una massa il neutrino ce l’ha ed è fino a 1 milione di volte più piccola di quella dell’elettrone, ma rimane comunque il problema di riuscire a rivelare direttamente la presenza di queste particelle nei laboratori delle nostre città. Per questo si è reso necessario scegliere un luogo come il Polo Sud, dove la temperatura media massima annuale è di 45° sotto lo zero, per mettere a punto un colosso di 86 rivelatori distribuiti su un volume di 1 km cubo di ghiacci e che misurano la radiazione emessa quando il ghiaccio viene attraversato da neutrini e da altre particelle. Il telescopio è così grande a causa del fatto che gli eventi relativi alle collisioni dei neutrini con la materia sono estremamente rari: dei trilioni di neutrini che passano costantemente attraverso il ghiaccio infatti, IceCube è in grado di osservarne al massimo qualche centinaio al giorno. Piccole scoperte scientifiche che richiedono dunque enormi sacrifici agli scienziati che ci lavorano, costretti a lavorare ogni giorno in condizioni davvero avventurose.
…e nelle acque della Siberia
Ma il centro di ricerca antartico non è certo l’unico luogo impensabile dove gruppi di scienziati stanno portando avanti la ricerca scientifica sui neutrini più all’avanguardia. Dal 1993 infatti è operativo il Baikal Deep Underwater Neutrino Telescope (BDUNT) posto circa a un chilometro di profondità sotto le acque del lago Baikal, nella Siberia Meridionale, patrimonio dell’Umanità dal 1996. Come si può vedere dalle immagini di un video documentario della BBC andato in onda qualche anno fa, la vita dei ricercatori è completamente isolata, semplice e frugale all’interno di accampamenti che non hanno nulla da invidiare a quelli di Lara Croft. Lì i ricercatori studiano non solo i neutrini ad alte energie, ma anche i muoni – un altro tipo di particella presente nel Modello Standard – per comprendere sempre meglio i processi di interazione tra le particelle che compongono la materia e per cominciare a far luce sui misteri della cosiddetta “materia oscura”. Ma le potenzialità di questo esperimento non finiscono qui: il telescopio BDUNT è infatti diventato un potente strumento per il monitoraggio del sistema ecologico del lago, nell’ambito degli studi sugli effetti antropici.
Giù in miniera per capire l’Universo
Ma chi cerca avventura nella ricerca scientifica non è costretto a indossare giacche antigelo o tute da sub a prova di Siberia. Fra le miniere del Minnesota, nel nord degli Stati Uniti al confine con il Canada un gruppo di fisici sta lavorando a SuperCDMS, un esperimento volto alla ricerca della cosiddetta “missing mass”, cioè la massa mancante dell’Universo, quella che ha preso il nome di “materia oscura” per il fatto che non emette radiazioni elettromagnetiche – e dunque neanche onde luminose – e che per questo motivo non può essere osservata direttamente da noi, sebbene costituisca circa un quarto di tutta la materia e l’energia dell’Universo. L’ipotesi più accreditata oggi nel mondo scientifico è che la materia oscura sia composta dalle cosiddette WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), particelle ipotetiche che non interagiscono con la forza elettromagnetica e che quindi non possono essere osservate direttamente. Questa caratteristica, e il fatto che le WIMPs non interagiscono nemmeno con i nuclei atomici, danno a queste particelle alcune delle proprietà dei neutrini, eccetto il fatto di essere molto più massive e quindi più lente di questi ultimi. Ad ogni modo gli scienziati hanno bisogno anche per le WIMPs di utilizzare dei potenti rivelatori di neutrini e per questo si è resa necessaria la scelta di un luogo così remoto come le miniere del Minnesota. Lì infatti già nel 1980, gli scienziati dell’Università del Minnesota avevano cominciato a costruire un sito per esperimenti fisici sensibili, a causa del bassissimo tasso di raggi cosmici che ne raggiungevano le profondità .
Un occhio al cielo in mezzo al Pacifico
Sembra impensabile ma c’è chi alle Hawaii ci va per studiare. All’interno della riserva naturale di Mauna Kea si trova infatti un sito di circa 2 km2, nota come il “Distretto Astronomico”, che è considerato per la sua altitudine e il fatto che sorge su un’isola sperduta in mezzo all’Oceano Pacifico, uno dei migliori luoghi in assoluto per l’osservazione del cielo. L’Osservatorio di Mauna Kea si trova infatti a 2835 metri s.l.m., e si compone di 13 telescopi di proprietà di università e istituzioni da tutto il mondo, NASA compresa. La ricerca a Mauna Kea è davvero estrema, tanto che la stazione per i visitatori si trova a 2775 metri s.l.m., più in basso rispetto all’altitudine a cui sono posti i telescopi ed è consigliato attendere lì almeno 30 minuti prima di raggiungere la sede dell’osservatorio, per abituare gradatamente il corpo all’altezza. Tuttavia, proprio queste condizioni ambientali e fisiche così particolari permettono ai ricercatori di ottenere delle immagini spettacolari dello spettro visibile e soprattutto nell’infrarosso del nostro Universo.
Una ricerca insomma, “estremamente” importante per i prossimi passi avanti della scienza e degna delle migliori avventure di Lara Croft.
Crediti immagine: Amble, Wikimedia Commons
