[as] radici

La nascita dei Laboratori del Gran Sasso

di Adele La Rana

storica della fisica

 

“Nessuno ha mai installato rivelatori da molte kilotonnellate nelle profondità del sottosuolo. Chissà quali bizzarri fenomeni dovuti ai raggi cosmici potranno essere scoperti […]? Forse l’avvento di giganteschi rivelatori sotterranei inaugurerà una nuova era di scoperte, destinata a mettere in crisi la prossima generazione di teorici”. Così il premio Nobel Sheldon Glashow concludeva il suo intervento al cosiddetto GUD Workshop, svoltosi a Roma nell’ottobre 1981 e dedicato al progetto di un “Giant Underground Detector”. Glashow esprimeva l’entusiasmo per una nascente frontiera della ricerca, che puntava a obiettivi non perseguibili con gli acceleratori di particelle e necessitava invece di rivelatori sotterranei di dimensioni senza precedenti, in grado di catturare i segnali assai più energetici e spesso molto rari provenienti dal cosmo.

Il GUD Workshop – presieduto da Marcello Conversi – rappresentò un momento importante di dialogo internazionale circa un’ambiziosa iniziativa italiana in fase di definizione. Poco più di un anno prima, il 6 giugno 1980, l’allora presidente dell’INFN Antonino Zichichi (vd. approfondimento, ndr) aveva avanzato una proposta in Consiglio Direttivo INFN: realizzare un grande laboratorio sotterraneo sfruttando gli scavi del traforo del Gran Sasso, in corso lungo l’autostrada A24 tra L’Aquila e Teramo. Come avrebbe osservato lo stesso Zichichi al GUD Workshop, si trattava della prima fortunata coincidenza tra la costruzione di un traforo autostradale e la possibilità di scavare contestualmente un esteso centro di ricerca nel sottosuolo, a disposizione della comunità scientifica internazionale. Già il 21 giugno 1980, gruppi di ricerca di Frascati, Milano, Roma e Torino inviavano a Zichichi una lettera d’intenti, proponendo di installarvi un rivelatore modulare di massa gigantesca, il GUD, “adatto a studiare i canali di disintegrazione dei nucleoni e a osservare le interazioni in esso prodotte da neutrini di alta energia, atmosferici ed extraterrestri”.

Tra la fine degli anni ’70 e l’inizio degli ’80 stava infatti emergendo la fisica astroparticellare, nata dall’incontro fra fisica delle particelle, astrofisica e cosmologia. Fino ad allora – e a partire dall’avvento delle prime grandi macchine acceleratrici a metà degli anni ’50 – la fisica delle particelle aveva affidato soprattutto ai grandi acceleratori il compito di ricreare sulla Terra le condizioni necessarie per studiare i costituenti fondamentali della materia. Cresceva però la consapevolezza che i fenomeni che si verificano nelle condizioni più estreme dell’universo – dalle fornaci nucleari delle stelle alle esplosioni di supernovae, fino all’universo primordiale – non potessero essere compresi soltanto attraverso esperimenti di laboratorio, ma richiedessero di rivelare direttamente i segnali prodotti dai processi naturali che li generano.

Conversi, convinto sostenitore del futuro laboratorio del Gran Sasso, individuava i seguenti principali obiettivi di ricerca: la verifica dell’eventuale instabilità del nucleone, in particolare del protone, la cui stabilità assoluta – postulata circa mezzo secolo prima – era stata posta in discussione; lo studio delle oscillazioni dei neutrini e delle loro sorgenti cosmiche; l’osservazione dei neutrini emessi durante i collassi stellari o le reazioni nucleari nel Sole; l’indagine di eventi rarissimi di altissima energia e la ricerca dei monopoli magnetici. Già all’inizio degli anni ’80 si faceva riferimento a una futura “astronomia del neutrino”, capace di aprire una finestra inedita sull’universo, complementare a quella offerta dall’astronomia elettromagnetica.

I fisici italiani non erano nuovi ai laboratori sotterranei: dai primi anni ’80 era infatti operativo il Laboratorio del Monte Bianco, che ospitava gli esperimenti NUSEX (vd. fig. c in Sottosopra, ndr) e LSD-UNO (Large Scintillation Detector – Underground Neutrino Observatory). In Europa era inoltre in costruzione un secondo laboratorio sotterraneo, che sfruttava la galleria del Fréjus. Il progetto del Gran Sasso rappresentava un deciso salto di scala, con la possibilità di ospitare simultaneamente apparati di dimensioni inedite. Come avrebbe ricordato Nicola Cabibbo, il piccolo laboratorio del Monte Bianco aveva ormai “dimensioni del tutto insufficienti” rispetto a una ricerca che appariva sempre più “una via maestra per l’esplorazione della fisica subnucleare […] e della natura del cosmo”.

Nell’aprile 1981 il Governo approvò il progetto, trasformato dal Parlamento in legge nel febbraio successivo. Gli scavi procedettero rapidamente e già all’inizio del 1984 la prima delle future tre sale era delineata. Intanto la notizia del nuovo laboratorio si era diffusa nella comunità scientifica internazionale. Per definire la futura strategia sperimentale, l’INFN istituì nel 1984 un Comitato Scientifico Internazionale, che invitò i gruppi di ricerca di tutto il mondo a presentare le proprie proposte. Mentre gli scavi e i lavori di allestimento procedevano, presero forma i primi grandi esperimenti destinati al Gran Sasso: MACRO (Monopole, Astrophysics and Cosmic Ray Observatory), concepito come osservatorio multifunzionale per la ricerca dei monopoli magnetici, lo studio dei raggi cosmici e dei neutrini; GALLEX, dedicato alla rivelazione dei neutrini solari; e LVD (Large Volume Detector), progettato per osservare i neutrini da supernova.

Completati sotto la presidenza INFN di Nicola Cabibbo (1983-1992) e la guida del primo direttore Enrico Bellotti, i Laboratori Nazionali del Gran Sasso sarebbero diventati la più grande infrastruttura di ricerca sotterranea del mondo, realizzando la felice metafora usata da Zichichi nel suo discorso al GUD Workshop: “This afternoon I was told that the projection on the real axis of many of these dreams is the new project called “Gran Sasso’” (Questo pomeriggio mi è stato detto che la proiezione sull’asse reale di molti di questi sogni è il nuovo progetto chiamato ‘Gran Sasso’)”.