Premio CHIPP 2013

Il segreto dei neutroni ultrafreddi

In occasione del’incontro annuale nel 2013 a Sursee (LU), l'Istituto svizzero per la Fisica delle Particelle (CHIPP) ha assegnato il premio annuale alla migliore tesi di ricerca nel settore della fisica delle particelle. Martin Fertl Fertl (29) dell’ l'Istituto Paul Scherrer (PSI) di Villigen (AG) si é aggiudicato il premio sudiando l'influenza dei campi elettrici sui neutroni.

Zahlen und Formeln (Symbolbild)
Immagine: denisismagilov, stock.adobe.com

Dal 24 al 26 Giugno 2013 Sursee é stato l'epicentro della fisica delle particelle svizzera. Qui si sono riuniti per il loro consueto incontro annuale i membri del CHIPP, organizzazione die fisici delle particelle svizzeri. Si sono scambiati i recenti risultati delle ricerche e hanno discusso circa le prospettive future della propria disciplina. Quest'anno, per esempio, sulla strategia europea per la fisica delle particelle, che mostra le future priorità del vasto campo della scienza.

Miglioramento del magnetometro

Il momento culminante della riunione annuale è l'assegnazione del premio CHIPP a un giovane ricercatore. Quest'anno, il ventinovenne Martin Fertl ha ricevuto un premio di CHF 3000 per la sua tesi di dottorato. La tesi é un contribuito all’esperimento nEDM, un esperimento chiave nato al PSI con circa 50 ricercatori provenienti da sei paesi europei (Belgio, Germania, Francia, Polonia, Russia, Svizzera). L’esperimento studia il momento di dipolo elettrico del neutrone, quindi, la questione da esaminare è se il neutrone (spin) ha un’asse di rotazione influenzabile da un campo elettrico applicato esternamente. L'esperimento nEDM stesso avviene in un cilindro di 50 cm di diametro e 12 cm di altezza, dove si trovano i cosiddetti neutroni 'ultra freddi' la cui energia cinetica corrisponde a una temperatura che supera di soli 3 milligradi lo zero assoluto.

nEDM è un esperimento di precisione, e le conclusioni di Martin Fertl contribuiscono a renderlo ancora più preciso. Per questo esperimento, è usato un magnetometro con atomi di mercurio, con il quale gli scienziati misurano i campi magnetici presenti nell'esperimento. Grazie alla ricerca di Martin Fertl la sensibilità di questo magnetometro è stata notevolmente migliorata, cioè di un fattore 6. Inoltre, le sue scoperte portano a un migliore controllo degli effetti sistematici nel magnetometro.

Alla ricerca dell’antimateria

"Non ci si puo’ aspettare per il momento un utilizzo industriale dal mio lavoro", dice Fertl ", ma esso è certamente un contributo alle nuove conoscenze scientifiche." Il lavoro del giovane ricercatore migliora le condizioni dell'esperimento nEDM per cui è da considerare un successo scientifico. Se lo spin dei neutroni interagisce effettivamente con i campi elettrici, per cui vi è - in altre parole - un 'momento di dipolo', tali nuove informazioni autorizzano a rispondere a una domanda che da tempo ossessiona i fisici, e cioé perché nell’universo si osserva piu’ materia che antimateria (sebbene il quantitativo di materia e antimateria originatosi dopo il big bang dovrebbe risultare identico).

Martin Fertl viene da Dachau (Germania), ha studiato presso l'Università Tecnica di Monaco di Baviera (TUM), e anche in Australia e Francia. Negli ultimi anni, ha condotto ricerche al PSI dove ha scritto la sua tesi di dottorato (sotto la supervisione del Professor Klaus Kirch dell’ETH). Qual è stata per Fertl la sfida più grande nel redigere la sua tesi di dottorato? "Ho dovuto integrare la mia ricerca con nuovi settori come l'ottica e la fisica atomica poiché entrambi non rappresentavano esattamente i punti chiave della mia tesi", dice il ricercatore. Inoltre, é stato necessario risolvere molti problemi pratici prima d’iniziare l'esperimento, come illustrato nell'esempio seguente: per determinare la frequenza del laser necessaria alla spettroscopia, sono stati utilizzati atomi di mercurio, racchiusi in una cella cilindrica in vetro di quarzo. Il cilindro di quarzo utilizzato inizialmente é risultato non idoneo perché inutilizzabile dopo poche ore e non trasparente per l'analisi ottica. Fertl non aveva altra scelta, se non quella di sviluppare da sé un nuovo cilindro di quarzo.

"Il premio è un grande riconoscimento del mio lavoro personale, ma anche un’onorificenza per i miei colleghi che hanno contribuito in molti modi al successo di questo esperimento", dice il premiato dal CHIPP 2013 circa l'importanza del premio. Martin Fertl accarezza l'idea di un soggiorno di ricerca negli Stati Uniti o nel Regno Unito dopo la fine dell’attività al PSI.

Benedikt Vogel (pubblicato il 26. Juni 2013)

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