Anadi Canepa, la fisica italiana che guida una delle più grandi collaborazioni scientifiche al mondo

Al Cern di Ginevra, ogni articolo scientifico prodotto dalla collaborazione Compact Muon Solenoid – più spesso chiamata semplicemente esperimento CMS – porta la firma collettiva di quasi 3mila ricercatori provenienti da tutto il mondo, elencati in ordine alfabetico senza distinzione di ruolo: chi ha costruito il rivelatore, chi ha sviluppato il software e chi ha passato notti nella sala di controllo a raccogliere dati è considerato autore allo stesso modo, perché il risultato appartiene all’intero team. È una scelta deliberata, parte di una struttura democratica di ricerca in cui il leader viene eletto dalla comunità scientifica, e in cui ricercatori di Paesi in guerra tra loro siedono agli stessi tavoli, condividono gli stessi dati e lavorano verso lo stesso obiettivo.

«Stiamo realizzando un'organizzazione quasi utopica, in cui persone che appartengono a nazioni in conflitto tra loro riescono a collaborare in un contesto completamente apolitico, dove tutti parlano il linguaggio della fisica», spiega Anadi Canepa, oggi spokesperson dell'esperimento CMS e al contempo senior scientist al Fermi National Accelerator Laboratory (il Fermilab) di Chicago. «È un modello che sarebbe ottimo esportare anche ad altri livelli, perché dimostra che i confini tra le persone diventano irrilevanti quando c'è un obiettivo abbastanza grande e condiviso». CMS è uno dei due grandi esperimenti al Large Hadron Collider LHC, l'acceleratore di particelle più potente mai costruito, che fa collidere fasci di protoni ad altissima energia per studiare le leggi fondamentali della natura. Con 6mila persone tra fisici, ingegneri, tecnici e studenti provenienti da 250 istituti in 58 Paesi, è una delle collaborazioni scientifiche più grandi al mondo. E che si spinge a sperimentare su frontiere mai raggiunte.

Laureata a Padova, Canepa ha completato il dottorato di ricerca alla Purdue University in Indiana e il postdoc all'Università della Pennsylvania, poi dagli Stati Uniti è passata al Canada per trascorrere alcuni anni tra Vancouver e il Cern, lavorando con l'esperimento Atlas (A Toroidal LHC Apparatus), prima di tornare al Fermilab nel 2015 e unirsi alla collaborazione CMS. Dal gennaio 2026 è spokesperson dell'esperimento, ossia portavoce e manager, eletta dai membri della collaborazione. È un elemento che distingue questo progetto da diversi altri grandi esperimenti di fisica delle particelle, dove invece il leader viene nominato da un board ristretto, e che implica che alle capacità diplomatiche e manageriali si unisca anche il riconoscimento da parte della comunità scientifica.

Il compito della collaborazione CMS è rispondere a domande che la fisica attuale lascia aperte. Lo Standard Model – il modello teorico che descrive le particelle elementari e le loro interazioni – è la teoria più precisa mai costruita, capace di previsioni con un livello di accuratezza straordinario. Descrive però solo il 4% del contenuto energetico dell'universo: la gravità resta fuori dal modello, la massa dei neutrini rimane inspiegata, la materia oscura (che costituisce circa il 25% di tutto ciò che esiste) non compare nelle equazioni, e alcune domande fondamentali – come il motivo per cui all'inizio dell'universo si sia creata più materia che antimateria, rendendo possibile l'esistenza di tutto ciò che conosciamo – attendono ancora una risposta.

«Lo Standard Model funziona perfettamente al nostro livello energetico e descrive la natura con una precisione che non ha eguali nella storia della scienza», aggiunge Canepa. «Quando però proviamo a ricostruire le condizioni dell'universo nelle frazioni di secondo dopo il Big Bang, le equazioni del modello smettono di funzionare e la teoria non riesce più a descrivere ciò che osserviamo. È per fare chiarezza su queste domande fondamentali che costruiamo acceleratori sempre più potenti e precisi».

Al centro di questa ricerca c'è il celeberrimo bosone di Higgs, la particella predetta da Peter Higgs e identificata sperimentalmente per la prima volta nel 2012, in uno dei risultati più straordinari della fisica moderna. È quella particella che («semplificando molto», sottolinea Canepa) dà massa a molte altre particelle dell'universo: senza questo meccanismo, elettroni e quark sarebbero privi di massa e la materia non potrebbe organizzarsi nelle strutture stabili che osserviamo oggi. Oltre a questo, la forza con cui il bosone di Higgs interagisce con se stesso contiene informazioni preziose sulla stabilità dell'universo nel tempo. Caratterizzarla con la massima precisione possibile è l'obiettivo centrale del prossimo ciclo sperimentale di CMS, che inizierà nel 2030 con un acceleratore più potente e la potenzialità di sestuplicare la quantità di dati raccolti finora: una delle sfide scientifiche più importanti dei prossimi 20 anni.

«Il bosone di Higgs è una particella straordinaria e unica nello Standard Model», sottolinea Canepa. «È ciò che ha dato struttura all'universo subito dopo il Big Bang, determina la composizione attuale della materia e ci dà informazioni sul futuro dell'universo, ossia se siamo in una fase stabile o se ci aspetta un cambiamento cosmico». Per fare questi esperimenti occorrono strumenti che l'industria convenzionale produce solo in parte: prendere dati a 40 milioni di collisioni al secondo, resistere a livelli di radiazione estremi e gestire volumi di dati senza precedenti richiede tecnologie che CMS sviluppa autonomamente, spesso aprendo strade poi adottate da altri settori. L'acceleratore è attualmente spento, peraltro proprio da poche ore, per permettere la costruzione di un nuovo rivelatore, pronto per la ripresa entro la fine degli anni Venti. In questo contesto di aggiornamento tecnologico si inserisce il lavoro di coordinamento che Canepa gestisce: assicurarsi che i fondi arrivino a tutti e 250 gli istituti internazionali coinvolti, che i cronoprogrammi di produzione vengano rispettati e che i risultati vengano revisionati con il rigore necessario. Solo nell'ultimo periodo la collaborazione ha rilasciato e pubblicato 1.500 articoli scientifici, con un accuratissimo iter di revisione interna prima di essere inviati alle riviste scientifiche.

Ora a due passi dall’Italia, il legame di Canepa con il nostro paese attraversa tutta la storia, ben oltre l’essere cresciuta e l’essersi formata qui. Quando era a Vancouver ha costruito un programma di scambi bilaterali con il Ministero dell'Università e della Ricerca e l'INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) per portare studenti italiani in Canada e studenti canadesi in Italia. Tornata a Chicago, ha fondato un'associazione di studiose italiane in collaborazione con l'Istituto Italiano di Cultura. «Il primato dell'Italia come nazione contributrice di CMS nasce dal rigore e dalla profondità di una formazione che l’Italia eccelle nell’offrire» osserva Canepa. «Il percorso universitario e di crescita nel nostro paese fornisce strumenti e opportunità difficili da trovare altrove: il tempo di sbagliare, di cambiare direzione, di maturare prima di dover prendere decisioni che riguardano altri».

La capacità di guidare la ricerca e fare mentoring richiede tempo, esposizione a problemi diversi e la libertà di commettere errori senza conseguenze gravi, mantenendo il desiderio di sperimentare opportunità nuove. È una lezione che conosce bene, perché il suo percorso è cominciato con una frase volutamente vaga: il suo professore a Padova le ha chiesto se volesse passare alcuni mesi al lago Michigan, sottintendendo un percorso al Fermilab. «Nella carriera scientifica bisogna sempre dire sì a qualunque opportunità professionale si presenti, anche se la direzione non è chiara e il passo successivo è ignoto», chiosa Canepa, che non usa mezzi termini nel definire il suo odierno «la realizzazione di un sogno».