"Dal laboratorio al mondo la fisica ci ha cambiato"

Suzie Sheehy è una fisica australiana. Nei suoi due gruppi di ricerca, alle Università di Oxford e di Melbourne, si occupa di «sviluppare le tecnologie degli acceleratori di particelle». Al momento si concentra «sul modo in cui possiamo utilizzare la fisica per migliorare le tecnologie della medicina, come i sistemi di radioterapia per curare il cancro». Nel suo Dodici esperimenti che hanno cambiato il mondo. Alla scoperta della materia dell'universo (Bollati Boringhieri, pagg. 346, euro 26) racconta la storia della scienza da un punto di vista inusuale: quello del laboratorio.

Professoressa Sheehy, perché questa prospettiva?

«Volevo dimostrare come gli esperimenti siano stati cruciali per la nostra comprensione della fisica, e raccontare il lato umano delle molte sfide insite negli esperimenti su una materia troppo piccola da vedere o toccare».

Come ha scelto queste dodici pietre miliari?

«Sono stata guidata da tre criteri: esperimenti che abbiano portato a grandi passi avanti nella nostra comprensione della materia e della fisica delle particelle; esperimenti che raccontassero storie, umane, su che cosa significhi essere un fisico; esperimenti che abbiano portato alle tecnologie da cui dipendiamo oggi».

All'inizio parla degli esperimenti di Röntgen, nel 1895. Data dopo la quale, dice, la fisica non è più stata la stessa. Perché?

«Nei primi capitoli ricordo le storie di Röntgen e J.J. Thomson, che usarono dei semplici tubi in vetro - tubi a raggi catodici - per fare scoperte notevoli: rispettivamente, i raggi X e l'elettrone. I loro esperimenti mostrarono le interazioni fra luce e materia e aprirono un vuoto di conoscenze, dimostrando come la fisica non fosse conclusa, come molti pensavano».

Molti di questi esperimenti, come quelli di Rutherford sulla struttura dell'atomo, sembrano così semplici ed economici...

«Sì, a noi sembrano tali: il genio è stato proprio riuscire a inventarsi un modo chiaro per misurare qualcosa di invisibile come la radiazione. Questa è l'arte dell'esperimento. Personalmente sono stata molto colpita dalla tecnica di soffiatura del vetro: non avevo mai considerato quanto potesse essere difficile creare gli strumenti in vetro per i propri esperimenti, e ho anche provato l'esperienza da un professionista. Oggi dipendiamo da strumenti computazionali e dobbiamo imparare a lavorare con specialisti in molti campi, come l'ingegneria di precisione e la criogenetica; le abilità artigianali allora erano diverse, ma non meno impressionanti».

Quando il progresso e la tecnologia entrano nel mondo delle sperimentazioni?

«Essi vanno a braccetto. Però a volte gli scienziati hanno bisogno di capacità che sono oltre lo stato dell'arte. Essere all'avanguardia nel fare cose tecnicamente difficili è uno dei modi in cui gli esperimenti possono tradursi in innovazioni: come l'industrializzazione dei superconduttori per l'acceleratore Tevatron, che ha portato a scanner per la risonanza magnetica commercialmente sostenibili».

Dagli atomi alla luce, dalla radioattività ai raggi cosmici: quali gli esperimenti più importanti?

«Tutti questi esperimenti hanno svolto un ruolo nella nostra comprensione della fisica e nel costruire il mondo in cui viviamo: la cosa importante è che abbiamo bisogno di una varietà di esperimenti, di approcci e, soprattutto, di scienziati e di modi di pensare, per fare dei passi avanti».

Alcuni di questi esperimenti erano concepiti per scoprire altro. Come le «camere a nebbia» che, dallo studio delle nuvole, ci hanno portato ai raggi cosmici.

«Sì. Non è straordinario il potenziale degli esperimenti? Essere mentalmente aperti è una abilità chiave per gli sperimentatori. Credo che dovremmo stimare di più questo aspetto della creatività umana».

Molti esperimenti non sembrano lontani dalla quotidianità?

«Questo perché oggi siamo talmente distanti dal comprendere le basi delle tecnologie intorno a noi... Prendiamo l'iPhone: l'economista Mariana Mazzucato ne ha analizzato le dodici tecnologie chiave e ha scoperto che tutte derivano da ricerche sostenute da finanziamenti pubblici; e due di esse, il touch screen e il world wide web, sono state inventate al Cern».

Altri esempi di applicazioni?

«È difficile pensare a un ambito della nostra vita che non sia in qualche modo influenzato dalla fisica. Dai Gps ai computer, ai sensori utilizzati nelle fabbriche e nella robotica per produrre merci con efficienza... La fisica ci serve per comprendere il clima, la storia antica, l'arte, le indagini forensi, il funzionamento del corpo umano, l'economia e i mercati finanziari, e ci fornisce gli strumenti per qualsiasi area di ricerca scientifica».

L'esperimento più sorprendente?

«Lo sforzo più incredibile, quanto a pazienza e perseveranza, è forse la scoperta del neutrino. I neutrini possono attraversare una quantità di piombo spessa un anno luce senza interagire, eppure gli scienziati sono riusciti a realizzare esperimenti che ne hanno rivelato alcuni e dimostrato che esistono. I giganteschi esperimenti sotterranei hanno scoperchiato una visione nuova dell'universo e creato l'astronomia dei neutrini».

E il più inaspettato?

«Molte idee hanno sconvolto le persone profondamente: quella che, con la radioattività, gli atomi mutino nel tempo; il fatto che ci siano tanti tipi di particelle che non svolgono alcun ruolo; l'idea che, all'interno dell'atomo, ci sia soprattutto spazio vuoto; i principi fondamentali della meccanica quantistica... Tutte queste idee sono controintuitive rispetto alla nostra esperienza del mondo; eppure, esse sono il modo in cui il mondo funziona davvero».

Una in particolare?

«Dopo la Seconda guerra mondiale, la scoperta di un gran numero di particelle nei primi grandi acceleratori di protoni ha segnato un momento inaspettato. Ha dimostrato che il nostro Universo è un luogo strano e complesso, e ha portato anche alla nostra comprensione della apparente semplicità a esso sottesa, laddove tutta la materia del nostro Universo è composta da pochi costituenti fondamentali e dalle forze fra essi».

Che cosa ci aspetta in futuro?

«Ci sono molti esprimenti progettati e in costruzione. Credo che alcuni dei più eccitanti siano quelli per la ricerca della materia oscura... Come sempre, dobbiamo cercare quel tipo di fenomeni che sia una sfida per la nostra mente».

Quali sono gli ingredienti di un esperimento rivoluzionario?

«A ritroso ho scoperto tre ingredienti chiave: l'abilità di porre le domande giuste, una cultura della curiosità e la libertà di perseverare».

E di che cosa hanno bisogno questi esperimenti?

«Di risorse: non solo menti geniali ma, anche, tempo e denaro. Anche se per alcuni parlare di soldi è una cosa sporca...».

Quanto contano gli scienziati, le migliaia di uomini e donne che si dedicano alla scienza, e quanto la tecnologia?

«In cifre, direi che la scienza si basa per l'80 per cento sulle persone e per il 20 per cento sulla tecnologia.

L'immaginazione umana non ha limiti, a differenza del nostro pianeta e delle sue risorse».