1,5 milioni di euro per mappare il nucleo atomico in 3D

CRONACA – 1,5 milioni di euro per studiare come stanno insieme quark e gluoni nel nucleo atomico e mapparne la distribuzione. Si tratta di uno dei prestigiosi ERC Consolidator Grants, che si è aggiudicato Alessandro Bacchetta dell’Università di Pavia e della sezione INFN della città lombarda.
Il progetto di ricerca si chiama 3DSPIN e rappresenta una grande innovazione, perché prevede una mappatura tridimensionale di ciò che accade all’interno dei nuclei per capire come si legano quark e gluoni. Per raggiungere questo obiettivo, il progetto prevede l’analisi di grosse quantità di dati provenienti da acceleratori da tutto il mondo.
Per usare una metafora, un conto è conoscere, anche nel dettaglio, la composizione delle rocce che compongono la Terra in funzione della profondità, altra cosa è possedere una mappatura in 3D del pianeta nella sua interezza. All’Università di Pavia si tratta del quinto progetto finanziato dall’ERC, il primo in Fisica e avrà la durata di 5 anni.

“Oggigiorno siamo abituati a parlare di 3D – spiega Bacchetta – e spesso non sappiamo che non tutto al momento è stato mappato in tre dimensioni. La fisica subatomica è proprio uno di questi ambiti: fino a oggi abbiamo potuto concentrarci unicamente su una dimensione, quella parallela alla direzione delle particelle che vengono sparate all’interno degli acceleratori. Ora invece considereremo per la mappatura anche le altre due dimensioni, che sono entrambe ortogonali alla prima.”
Ma c’è di più: la mappatura tridimensionale dovrebbe portare, raccontano i ricercatori, a una migliore comprensione di come si originano alcune proprietà delle particelle. In particolare 3DSPIN studierà come quark e gluoni si organizzano per dare origine allo spin del protone.
I lavori dovrebbero cominciare a luglio 2015 e successivamente verrà costituito il team di ricercatori, fra PhD e post-doc, che sarà guidato proprio da Bacchetta.

Il contesto generale di una ricerca come questa è sempre lui, il Modello Standard e in particolare una sua componente, la cromodinamica quantistica (QCD), la teoria che descrive l’interazione forte, quella cioè che tiene insieme le particelle subatomiche per formare i nuclei.
“La cromodinamica quantistica ci ha insegnato molte cose su quark, gluoni e protoni – prosegue Bacchetta – ma ha un grosso problema: calcolare i dettagli della mappatura dei quark nel protone è complicatissimo ed è attualmente al di fuori delle nostre possibilità. Il nostro obiettivo è di ottenere la mappatura tridimensionale a partire dai dati, non dalla teoria. Quando saremo in grado di ricostruire queste mappe direttamente dalla QCD, potremo validare i calcoli confrontandoli con i nostri risultati.”
Il metodo parte dunque dai dati sperimentali, raccolti da strumenti come gli acceleratori di particelle, ad esempio il Jefferson Lab in Virginia o l’SPS al CERN di Ginevra. I dati dovranno poi essere interpretati utilizzando sofisticate tecniche teoriche.
“Per quanto questo progetto tutto italiano sia pionieristica – conclude Bacchetta – nella scienza difficilmente si vince da soli. Altri nel mondo stanno lavorando alla mappatura 3D dei nuclei atomici. È una sfida che va condivisa”.

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@CristinaDaRold

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Crediti immagine: Alessandro Bacchetta