GR: il professore che da Sedrun vuole cercare la materia oscura

Keystone-SDA

Nell'ex Porta Alpina a Sedrun (GR) potrebbe presto essere condotto un'importante ricerca internazionale. Con un esperimento di tecnologia quantistica che costerà 500 milioni di franchi si cercherà di misurare le onde gravitazionali e di dimostrare l'esistenza della materia oscura.

(Keystone-ATS) L’idea di costruire una stazione ferroviaria sotterranea al centro della galleria di base del San Gottardo, conosciuto con il nome Porta Alpina, è già stata sotterrata da oltre un decennio. Ma il pozzo in località di Sedrun ha recentemente riscosso di nuovo interesse.

A capo dell’esperimento di fisica quantistica c’è Lucas Lombriser. Il grigionese è professore all’Istituto di fotonica e robotica alla Scuola universitaria professionale (SUP) dei Grigioni e professore invitato all’Università di Ginevra.

Keystone-ATS lo ha incontrato per fargli alcune domande sull’esperimento.

Come mai proprio Sedrun potrebbe far parte di un importante esperimento internazionale?

Il progetto è nato nel dicembre 2022. Allora aveva avuto luogo un workshop sulla ricerca delle onde gravitazionali tra il CERN e l’Università di Ginevra. Il fisico teorico John Ellis ha tenuto una conferenza sull’interferometria atomica, in cui si è parlato anche della ricerca di siti sotterranei adatti, che si trovano a circa un chilometro di profondità. Assieme a Ellis abbiamo così avviato il progetto in località Sedrun e ci siamo chiesti: dove ci sono pozzi abbastanza profondi? Ed è emerso il nome della Porta Alpina. Il pozzo è profondo 800 metri. L’aspetto particolare è che la bocca del pozzo non si trova in superficie, ma è a 550 metri di profondità. Questo offre un’ottima schermatura ed è una configurazione molto particolare che non si trova quasi da nessun’altra parte. Le misurazioni effettuate a Sedrun nel 2025 lo hanno confermato. Abbiamo anche dimostrato che i treni che passano vicino al pozzo causano disturbi, ma probabilmente non influiscono negativamente sulle nostre misurazioni.

Esistono già interferometri atomici di queste dimensioni?

No. Ci sono esperimenti a 10 metri, ad esempio a Stanford, a Hannover e a Oxford, dove ne stanno costruendo uno. Il prossimo passo è arrivare a 100 metri. Un esperimento di queste dimensioni dovrebbe essere operativo negli Stati Uniti nei prossimi anni. Anche al CERN a Ginevra si sta progettando un esperimento a 100 metri. Nel frattempo, si è formata un’iniziativa scientifica internazionale. L’obiettivo è fare il passo successivo, ovvero arrivare a una scala dell’ordine di grandezza di un chilometro.

Ma come funziona un interferometro atomico?

L’interferometria atomica è una nuova forma di misurazione ad alta precisione, la cui tecnologia si basa in parte sulla teoria degli orologi atomici. Con questa tecnologia, oggi possiamo costruire orologi che, se fossero stati avviati al momento del Big Bang, circa 14 miliardi di anni fa, sarebbero in ritardo di solo mezzo secondo. Vogliamo sfruttare questa precisione estrema per misurare le più piccole variazioni di distanza o le fluttuazioni generali dello spazio-tempo. Per darvi un’idea di quanto precise sarebbero queste misurazioni: vogliamo essere in grado di misurare la variazione di distanza fra il nostro sistema solare e la stella a noi più vicina, Proxima Centauri, con la precisione di un capello umano.

Quanto sarebbe importante trovare la prova della materia oscura?

Sarebbe un evento storico. La materia oscura costituisce l’85% di tutta la materia nell’Universo, ma non sappiamo ancora esattamente di cosa si tratta. La si sta cercando da 90 anni. Fra i primi a provarci fu l’astronomo svizzero Fritz Zwicky. Abbiamo molte prove indirette della sua esistenza, ma non l’abbiamo mai vista direttamente in laboratorio. È un’impresa ad alto rischio e ad alto potenziale: se riuscissimo a misurarla, sarebbe fantastico. Ma anche se non la trovassimo, i benefici tecnologici per l’umanità sarebbero enormi.

Può dirci alcuni esempi di questi benefici tecnologici?

Questi esperimenti stanno facendo progredire la tecnologia quantistica, che ci servirà, per esempio, per i futuri computer quantistici. Inoltre, con l’interferometria atomica si possono costruire accelerometri estremamente precisi. Si potrebbero usare per navigare in modo completamente autonomo, senza dipendere da satelliti GPS soggetti a errori e interferenze. Si potrebbero anche creare immagini tridimensionali del sottosuolo, perché il dispositivo misura le più piccole differenze nella forza di gravità della Terra, il che è ideale per individuare cavità o risorse naturali. Bisogna rammentare che anche il World Wide Web (Internet) e le fotocamere digitali si fondano su conoscenze sviluppate in questo campo della fisica.

Come mai la Scuola universitaria professionale (SUP) dei Grigioni fa parte del progetto?

Dopo il workshop con John Ellis, abbiamo preso contatto con la SUP a Coira. La direzione ha riconosciuto il grande potenziale del progetto sia per la scuola che per il Canton Grigioni. La scorsa primavera mi ha così invitato a unirmi alla squadra per sostenere il progetto.

Anche il fattore economico gioca un ruolo nel decidere se un simile esperimento verrà effettivamente realizzato a Sedrun?

Si tratta di un progetto da 300-500 milioni di franchi. Né il Canton Grigioni né la Svizzera possono permettersi di finanziarlo da soli. Si tratta di una collaborazione internazionale che coinvolge già ora più di 50 istituti in oltre 20 paesi. La questione è anche politica: i finanziatori, siano essi paesi o istituzioni, che investono di più hanno un forte potere decisionale sulla scelta del luogo in cui costruire. Noi scienziati possiamo solo valutare quali siano i siti migliori.

Quali sono adesso i prossimi passi?

L’Istituto per la costruzione in ambienti alpini della SUP dei Grigioni sta attualmente conducendo uno studio tecnico in collaborazione con le FFS. Si tratta di capire come installare lo strumento da un punto di vista tecnico e come estendere l’esperimento da 100 metri a 800 o 1’000 metri, tenendo conto di tutti i problemi ingegneristici che si dovranno risolvere. Dobbiamo valutare la fattibilità del progetto in dettaglio. Finora non c’è ancora né una richiesta formale alle FFS né una decisione definitiva da parte loro.

E qual è la tempistica per la realizzazione di questo progetto?

La tempistica della cooperazione internazionale prevede di avere uno o più esperimenti a 1 km di profondità operativi entro il 2035. Ciò significherebbe iniziare con i lavori nel 2030. Si tratta di una tempistica molto ambiziosa e impegnativa, ma realizzabile se tutti i soggetti coinvolti lavoreranno insieme.

Quanto è realistica l’opzione di Sedrun secondo Lei?

Sedrun è un vero e proprio “frontrunner”. Per misurazioni su una distanza di un chilometro, per quanto ne so, è l’unico sito in Europa che sia già stato analizzato e misurato in modo così approfondito. Se riusciremo a rimanere tra i siti in prima linea e a preparare in modo ottimale la nostra infrastruttura nel massiccio del Gottardo, avremo argomenti molto solidi a nostro favore.