Neutrini e onde gravitazionali: L’erc finanzia con 1,5 milioni di euro i progetti di Andrei Puiu e Simone Mastrogiovanni
L’European Research Council (ERC) ha assegnato ad Andrei Puiu, ricercatore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, e a Simone Mastrogiovanni, ricercatore della Sezione INFN di Roma, due Starting Grant da 1,5 milioni di euro ciascuno, per i loro progetti di ricerca “OPOSSUM”, dedicato alla fisica dei neutrini, e “GravitySirens”, per la cosmologia con onde gravitazionali. Lo scopo degli Starting Grant dell’ERC, che vengono assegnati annualmente, è incentivare la fase iniziale della carriera di ricercatori e ricercatrici e dei loro progetti più promettenti. Sono finanziamenti di durata quinquennale destinati, infatti, a chi ha tra i due e i sette anni di esperienza dopo il dottorato e svolge il proprio lavoro in un’organizzazione di ricerca pubblica o privata con sede in uno degli Stati membri dell’Unione Europea o dei paesi associati.
Il progetto OPOSSUM (Optimal Particle identification Of Single Site events with Underground MKIDs detectors), proposto da Andrei Puiu, mira a migliorare significativamente la sensibilità degli esperimenti dedicati alla ricerca di un processo noto come “decadimento doppio beta senza emissione di neutrini”, che se osservato confermerebbe che i neutrini coincidono con le loro antiparticelle, come previsto da Ettore Majorana, e potrebbe così rivoluzionare la nostra comprensione dei neutrini e della fisica oltre il Modello Standard, la teoria che al momento meglio descrive le particelle elementari e le loro interazioni.
Per osservare questo decadimento rarissimo, OPOSSUM utilizzerà dei cristalli simili a quelli già impiegati nell’esperimento CUORE, che è attualmente in funzione nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, ma implementerà anche un approccio innovativo che permetterà di ridurre il fondo dell’esperimento, ovvero di escludere le interazioni non di interesse tra particelle provenienti dall’esterno e i cristalli dell’esperimento, e di migliorare così la sensibilità della misura. “Questo finanziamento ci permetterà di esplorare nuove frontiere nella fisica dei neutrini e di apportare contributi significativi alla comunità scientifica”, racconta Andrei Puiu. “Sono entusiasta di avere l’opportunità di formare e coordinare i lavori di un nuovo gruppo di ricerca. Desidero, inoltre, ringraziare l’INFN e il Gran Sasso Science Institute per il loro costante supporto nello sviluppo di questa idea e i miei colleghi Luca Pattavina, Stefano Pirro, Dounia Helis e Andrea Melchiorre, per tutte le discussioni, gli stimoli, e il supporto sia in laboratorio che fuori, che mi hanno aiutato a raggiungere questo risultato”.
GravitySirens, il progetto proposto da Simone Mastrogiovanni, si pone invece l’obiettivo di misurare l’espansione dell’universo utilizzando i segnali di onde gravitazionali prodotti dalla coalescenza di sistemi binari di buchi neri e stelle di neutroni. L’espansione dell’universo è, infatti, uno dei più grandi interrogativi della fisica, poiché da circa 20 anni, si osserva un’inconsistenza nella misura della costante di Hubble, che indica la velocità d’espansione dell’universo, analizzando sorgenti vicine e lontane da noi.
Inoltre, non si conosce la natura dell’energia e della materia oscura, due dei motori principali che guidano l’espansione dell’universo. “La difficoltà nel risolvere questi enigmi, consiste nell’identificare sorgenti astrofisiche a distanze cosmologiche che ci consentano di misurare accuratamente la loro distanza e velocità di allontanamento,” spiega Simone Mastrogiovanni. “I sistemi binari di buchi neri e stelle di neutroni, rivelati dalle collaborazioni LIGO e Virgo, sono le uniche sorgenti per cui è possibile ottenere una stima diretta della loro distanza. Tuttavia, per questo tipo di sorgenti non si può misurare direttamente la velocità di allontanamento”. GravitySirens si pone quindi l’obiettivo di risolvere questo problema, sviluppando tecniche innovative per misurare implicitamente la velocità di allontanamento delle sorgenti, includendo informazioni relative ai meccanismi di genesi dei buchi neri e osservazioni che arriveranno nei prossimi anni da esperimenti come Euclid. Questo approccio consentirà a GravitySirens di fornire informazioni precise e accurate sull’espansione dell’universo nella maggior parte delle epoche cosmiche.
Andrei Puiu ha conseguito laurea e dottorato di ricerca in fisica presso l’Università degli Studi di Milano Bicocca, dove ha avuto l’opportunità di lavorare con rivelatori innovativi utilizzati per gli esperimenti HOLMES, CUORE e CUPID-0. È stato professore associato presso il Gran Sasso Science Institute e dal 2022 è ricercatore presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN. Durante la sua carriera, ha sviluppato tecniche innovative per la rilevazione di eventi rari a basse temperature, contribuendo a esperimenti di rilevanza internazionale.
Simone Mastrogiovanni ha conseguito il dottorato di ricerca in astronomia e astrofisica fra le Università di Roma Sapienza e Tor Vergata, è stato ricercatore in Francia presso il Laboratorio di astroparticelle e cosmologia del Centro nazionale delle ricerche a Parigi e presso l’Osservatorio della Costa Azzurra a Nizza. Oggi è ricercatore presso la Sezione di Roma dell’INFN e la sua attività di ricerca è incentrata sullo studio dell’Universo, in particolare della sua espansione, con sorgenti di onde gravitazionali. È componente delle collaborazioni Virgo ed Einstein Telescope per lo studio dei segnali gravitazionali, dove ricopre ruoli di coordinamento per l’interpretazione astrofisica e cosmologica di segnali gravitazionali di sistemi binari di buchi neri e stelle di neutroni.
