Un ricercatore gravitazionale alla ricerca dell'assenza di gravità

Chiunque guardi il curriculum vitae di Lavinia Heisenberg si imbatte inevitabilmente in due cose: il suo nome e la sua età. Naturalmente, le viene costantemente chiesto del suo rapporto con il padre della meccanica quantistica e premio Nobel Werner Heisenberg, dice la fisica. "Di solito rispondo con le parole di Heisenberg sul suo principio di indeterminazione: è incerto", perché guardare l'albero genealogico non dà una risposta chiara. Per Lavinia Heisenberg, la notorietà del nome è soprattutto un incentivo a uscire dall'ombra del padre della fisica e a farsi un nome con le sue ricerche innovative. Ed è sulla buona strada per farlo: A 33 anni, Heisenberg ha lavorato in rinomate università di una dozzina di Paesi, il suo elenco di pubblicazioni è lungo diverse pagine e attualmente è in fase di candidatura per la sua prima cattedra.

Costruttore di ponti interdisciplinari

Da un anno e mezzo la fisica svolge attività di ricerca come borsista post-dottorato presso l'Istituto di studi teorici dell'ETH (ETH-ITS) di Zurigo. Ha imparato ad apprezzare il suo nuovo ambiente e dice: "Attualmente ho due grandi sogni: uno è quello di rimanere a Zurigo". In particolare, la grande libertà di ricerca e l'apertura dei colleghi alla collaborazione interdisciplinare sono uniche all'ETH.

Heisenberg descrive le sue principali aree di lavoro come segue: "In primo luogo, sono una fisica teorica, in secondo luogo una cosmologa e in terzo luogo un'astrofisica" e si è posta l'obiettivo di costruire ponti tra queste aree specialistiche, compresa la matematica. "Ci vuole molto tempo perché a volte parliamo lingue molto diverse", dice. "Le prime pubblicazioni in collaborazione con il professore e astrofisico dell'ETH Alexandre Refregier sono già apparse. Attualmente lavora all'ETH con il professore e fisico delle particelle Charalampos Anastasiou.

Chi siamo, i titoli e gli abstract delle pubblicazioni di Heisenberg rendono difficile ai profani farsi un'idea delle sue ricerche quotidiane. Ma il ricercatore sa come chiarire la confusione in termini semplici. La fisica conosce due modelli di principio: la fisica delle particelle, compresa la meccanica quantistica, per descrivere il mondo microscopico. La cosmologia, invece, è utilizzata per descrivere il mondo macroscopico, cioè l'universo. Lavinia Heisenberg si occupa di quest'ultima, concentrandosi sulla gravità, una delle quattro forze fondamentali della fisica. "La teoria della relatività generale di Einstein è ancora il modo migliore per descrivere la gravità, ma non è completa", afferma Heisenberg. "Su piccole scale, non sappiamo come conciliare la teoria con la meccanica quantistica".

Tuttavia, l'incompletezza viene rivelata anche da confronti su grandi scale, ad esempio utilizzando le misure dell'espansione accelerata dell'universo e del comportamento delle galassie. "Per far coincidere teoria e osservazioni, dobbiamo fare ipotesi molto strane", spiega Heisenberg. "Secondo queste ipotesi, il 95% dell'universo è costituito da materia oscura ed energia oscura. La scienza non è ancora riuscita a dimostrare nessuna delle due".

Heisenberg ha quindi riflettuto per anni su come modificare la teoria di Einstein in modo che non siano necessarie materie ed energie "esotiche" per spiegare la gravità e quindi l'origine e lo sviluppo dell'universo. "Bisogna immaginare una teoria fisica come un albero con molti rami", spiega l'autrice. "Heisenberg spesso passa settimane a calcolare fino a quando il tronco, i rami e i ramoscelli non tornano a posto. Di solito ha bisogno solo di una matita e di un blocco per scrivere, a volte anche di un software specializzato. Questo richiede molto tempo. Ciononostante, Heisenberg si rifiuta di accettare che ci siano ancora molte incognite nella teoria della gravità. "Voglio capirla, non posso farne a meno", dice.

Il sogno dello spazio

Questa sete di conoscenza e il rifiuto di accettare il presunto inspiegabile hanno accompagnato Heisenberg fin dall'infanzia. Era una di quelle bambine che volevano sapere perché un libro cadesse dal bordo del tavolo sul pavimento e non salisse al soffitto. O perché veniva trascinata in avanti da una forza invisibile in un autobus in frenata. Allo stesso tempo, da bambina sognava di diventare astronauta. Il cielo e l'universo l'hanno sempre affascinata. Sono stati le costanti di un'infanzia inquieta. Suo padre lavorava per un'azienda internazionale, quindi la famiglia cambiava spesso residenza e Heisenberg è cresciuta in diversi Paesi. Oggi, nel suo CV, elenca otto lingue, sei delle quali parla correntemente. "Ogni volta che mi sono trasferita, ho cercato di imparare la rispettiva lingua", spiega la ricercatrice. "Perché con ogni nuova lingua si vede il mondo con occhi diversi".

Oggi Heisenberg riproduce lo stile di vita nomade dei suoi genitori con soggiorni di ricerca e lavori in tutto il mondo. Prima di arrivare a Zurigo, è stata ricercatrice post-dottorato presso il Nordic Institute for Theoretical Physics di Stoccolma. Negli ultimi quattro anni ha trascorso soggiorni di ricerca a Lisbona, Marsiglia, Valencia, Pisa, Parigi, Città del Capo, Tokyo, Waterloo e Cleveland.

Heisenberg è rimasta fedele al suo sogno d'infanzia di diventare astronauta. Un sogno che condivide con la madre dottoranda Claudia de Rham, stimata cosmologa e poi professoressa assistente all'Università di Ginevra. La stessa de Rham ha lavorato per un volo spaziale, ma alla fine non è stata scelta. L'ultimo reclutamento da parte dell'Agenzia spaziale europea (ESA) è avvenuto nove anni fa. Heisenberg avrebbe voluto partecipare, ma all'epoca non aveva ancora un termine degli studi. Nel frattempo, ha imparato il russo, un prerequisito per le candidature. Ma anche con questo, le possibilità sono scarse: nell'ultima tornata, circa 10.000 candidati si sono candidati per cinque posti.

Heisenberg spera ora nel prossimo bando dell'ESA, che dovrebbe avvenire nei prossimi cinque anni. "Non sarebbe una dolce ironia se uno scienziato che ha fatto ricerche sulla gravità per anni potesse sperimentare l'assenza di peso?", chiede Heisenberg con un sorriso. ? convinta che una missione spaziale farebbe anche bella figura nel suo curriculum. Dopo tutto, molti astronauti lavorano come professori all'università dopo una missione spaziale. E cosa potrebbero desiderare di più gli studenti di fisica di una professoressa che parla delle sue esperienze nello spazio?