Nuove organizzazioni di ricerca

Secondo la Roadmap svizzera per le infrastrutture di ricerca 2019, nei prossimi anni la Svizzera valuterà un’eventuale partecipazione a quattro organizzazioni internazionali di ricerca in fase di allestimento o già in costruzione. I preparativi per queste partecipazioni – non necessariamente sotto forma di affiliazione alle organizzazioni – sono di competenza della SEFRI: definizione del quadro finanziario, sottoscrizione di un accordo internazionale da parte della Svizzera e, ovviamente, valutazione dei vantaggi che ne deriverebbero per il Paese. I rappresentanti delle comunità scientifiche svizzere interessate sono coinvolti nei lavori.



CTA, Cherenkov Telescope Array (fisica delle astroparticelle)

CTA è una collaborazione scientifica internazionale che mira alla costruzione di un’infrastruttura di ricerca all’avanguardia a livello mondiale nell’ambito delle astroparticelle. L’infrastruttura sarà composta da una rete di oltre 100 telescopi di tipo Cherenkov ripartiti tra l’emisfero sud, in una zona del Cile (Paranal), e l’emisfero nord, sull’isola di Palma (Isole Canarie, Spagna). L’osservatorio CTA nascerà come European Research Infrastructure Consortium (ERIC) con sede a Bologna (Italia) e disporrà di un centro scientifico di trattamento dei dati a Zeuthen (Germania). Sono attese importanti scoperte nell’ambito dell’astrofisica delle alte energie, ma anche più in generale in cosmologia e in fisica di base. La costruzione di CTA dovrebbe avere inizio nel 2019. Le Università di Zurigo e di Ginevra e il Politecnico di Zurigo sono fortemente coinvolti nel progetto. La SEFRI partecipa ai negoziati in corso in vista di creare l’organizzazione CTAO ERIC, in collaborazione con i futuri membri previsti (12 Stati del mondo intero, più l’ESO).

ELI, Extreme Light Infrastructure (fisica dei laser)

ELI è un’infrastruttura di ricerca di punta attualmente in fase di costruzione, distribuita su tre aree di tre Paesi diversi: Repubblica Ceca, Romania e Ungheria. A tutt’oggi è l’unica interamente basata nei Paesi dell’Unione europea allargata, e l’unica per la cui costruzione si attinge al Fondo europeo di sviluppo regionale (FESR) come fonte primaria di finanziamento (fino all’85%).

Su ogni sito («pilastro») di ELI sono in corso di installazione laser ad altissima intensità che permetteranno di condurre esperimenti complementari nel campo della fisica dei materiali e della fisica nucleare. Facendo riferimento alla potenza e all’intensità senza paragone (10 volte più elevate rispetto alle sorgenti esistenti) e alle possibilità inedite che tali sorgenti di luce offrono agli utenti internazionali, i responsabili del progetto chiamano ELI «il CERN dei laser».

La fisica dei laser si è sviluppata con grande rapidità nel corso degli ultimi decenni, grazie alla crescente potenza delle sorgenti. Le possibili applicazioni di questi laser di nuova generazione sono molto promettenti e costituiscono un terreno di esplorazione di prim’ordine per la fisica moderna. I ricercatori svizzeri seguono da vicino questa evoluzione e stanno sviluppando in Svizzera delle infrastrutture di ricerca adeguate che, idealmente, potrebbero essere completate da un accesso alle infrastrutture di punta a livello mondiale che saranno messe a disposizione sui tre siti di ELI.

SKA, Square Kilometre Array (astronomia)

Lo «Square Kilometre Array» è un progetto per la costruzione di un radiotelescopio con una superficie di raccolta complessiva di circa un chilometro quadrato. Sarà il più sensibile strumento radioastronomico mai sviluppato. Potrà rilevare tutti i nuclei galattici che erano attivi quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni fino a un redshift 6. Avrà la sensibilità necessaria per individuare tracce di pianeti simili alla Terra a una distanza di diverse centinaia di migliaia di anni luce. Lo SKA opererà in una gamma di frequenza da 0,1 a 25 GHz, anche se l’obiettivo finale è una banda da 0,06 a 35 GHz. Viste le sue dimensioni, sarà da 10 a 100 volte più sensibile degli strumenti utilizzati finora. Sarà in grado di coprire campi di vista indipendenti, permettendo così agli astronomi di osservare e studiare simultaneamente diverse aree dell’universo. Grazie all’uso dell’interferometria si potranno inoltre ottenere immagini di sorgenti di radiazioni molto lontane.

I lavori di costruzione della prima configurazione della rete SKA (SKA-1) – che comprenderà fino a 130 antenne paraboliche e 130'000 antenne a dipolo – dovrebbero iniziare nel 2021. Le prime antenne saranno installate in Sudafrica, quelle successive in Australia. Lo SKA sarà controllato da Jodrell Bank, località del Regno Unito. Le enormi dimensioni della rete SKA ne faranno a lungo termine un’infrastruttura essenziale per l’astrofisica mondiale. La rete sarà anche in grado di integrare le attività dell’Agenzia spaziale europea (ESA) e dell’Osservatorio europeo australe (ESO).

A marzo 2019 i rappresentanti di sette Stati hanno firmato la Convenzione istitutiva dell’Osservatorio Square Kilometre Array (SKAO). Altri Stati hanno segnalato di volervi aderire in un secondo momento. La Convenzione è entrata in vigore il 15 gennaio 2021 dopo la sua ratifica da parte dello Stato sede (Regno Unito), degli Stati ospitanti (Australia e Sudafrica) e di Portogallo, Paesi Bassi e Italia.

Il progetto viene seguito da vicino da molti attori svizzeri. A marzo 2020 il PFL è stato riconosciuto dalla SEFRI come leading house incaricata di gestire la partecipazione svizzera allo SKA e, il 6 aprile, è diventato membro straordinario di SKAO ltd, la società con sede nel Regno Unito responsabile di dirigere la fase di progettazione del radiotelescopio. La SEFRI ha partecipato agli incontri della SKA Observatory Council Preparatory Task Force (gruppo di lavoro incaricato di finalizzare l’istituzione dell’organizzazione internazionale) e – dall’entrata in vigore della Convenzione SKAO – ha preso parte come osservatrice alle riunioni del Consiglio SKAO, l’organo supremo dell’organizzazione.

Il 16 settembre 2020 l’Assemblea federale ha approvato un credito d’impegno di 8,9 milioni di franchi nell’ambito del messaggio ERI 2021–2024 in vista dell’adesione della Svizzera all’organizzazione internazionale SKAO. Nel corso del 2020 la SEFRI ha esaminato la situazione insieme agli attori dell’industria e agli istituti svizzeri interessati allo SKAO. Dall’esame è emerso che solo una piena adesione a quest’infrastruttura garantirebbe alla Svizzera un ritorno soddisfacente sull’investimento. Dato che il suddetto credito d’impegno non permette al nostro Paese di partecipare alla costruzione e all’esercizio dello SKAO oltre il 2024, il Consiglio federale propone ora al Parlamento di aumentare questo credito di 24,7 milioni di franchi per finanziare così la partecipazione della Svizzera fino al 2030. Se il Parlamento darà seguito alla richiesta, l’Esecutivo potrà stipulare l’adesione della Svizzera allo SKAO fino al 2030.

La partecipazione agli impianti di ricerca internazionali consente ai ricercatori in Svizzera di accedere direttamente agli esperimenti e ai dati più recenti. Mentre le grandi infrastrutture di ricerca internazionali a cui la Svizzera partecipa sono generalmente rette da un forte consorzio europeo, lo SKAO è guidato e finanziato da tre grandi Paesi del Commonwealth: Regno Unito, Australia e Sudafrica.

LBNF, Long-Baseline Neutrino Facility and DUNE, Deep Underground Neutrino Experiment (fisica delle particelle)

La comunità scientifica mondiale nel campo della fisica dei neutrini sta sviluppando e costruendo un progetto di una portata senza precedenti per far avanzare la ricerca: si tratta di DUNE, e dovrebbe essere realizzato nell’apposita infrastruttura denominata LBNF. Il progetto, considerato un complemento essenziale alle ricerche condotte dal CERN per il progresso che potrebbe apportare alla fisica delle particelle, è finanziato e gestito tramite una collaborazione internazionale. L’infrastruttura ha sede negli Stati Uniti, da un lato al Fermilab, vicino a Chicago, e dall’altra a Sanford nel South Dakota, in una ex miniera riattata a tale scopo, a 1,5 km di profondità.

La comunità svizzera di ricercatori nel campo dei neutrini, in particolare le Università di Berna, Basilea e il Politecnico di Zurigo, fornisce a questa infrastruttura un contributo sostanziale e riconosciuto da chi vi collabora e dalle autorità responsabili negli USA. Dal canto suo, il CERN concepisce e costruisce uno dei rilevatori dell’esperimento DUNE, il che rappresenta un importante contributo in natura da parte dell’Europa. Nel maggio 2019 il Consiglio federale ha deciso di sostenere finanziariamente questi lavori in corso al CERN in favore di LBNF/DUNE.

Le università di Ginevra e di Berna, così come il Politecnico di Zurigo contribuiscono in modo significativo agli esperimenti di fisica del neutrino in Giappone e stanno esaminando la possibilità di partecipare a una grande infrastruttura dedicata a questo campo di ricerca, che dovrebbe essere costruita a partire dal 2020.

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