La ricerca
Un lampo di raggi gamma dura pochi secondi, arriva da miliardi di anni luce e non avvisa. Il mio lavoro è costruire gli strumenti che riescono a vederlo, e a dire da dove è venuto.
Come si trova qualcosa che dura pochi secondi
Il cielo delle alte energie non si osserva puntando un telescopio: si aspetta. Un lampo gamma può accendersi in qualsiasi direzione, in qualsiasi momento, e si spegne prima che un telescopio tradizionale riesca a girarsi.
La strategia di HERMES Pathfinder, la collaborazione di cui faccio parte, è ribaltare il problema: invece di un grande strumento che guarda un pezzo di cielo, molti piccoli strumenti che guardano tutto. Una costellazione di nanosatelliti — grandi come una scatola di scarpe — che registrano lo stesso lampo a istanti leggermente diversi. Dal ritardo fra una rivelazione e l'altra, misurato con precisione di milionesimi di secondo, si ricava la direzione da cui il segnale è arrivato.
È triangolazione, la stessa idea con cui si localizza una sorgente sonora con due orecchie. Solo che qui le orecchie sono in orbita e il suono ha viaggiato per miliardi di anni.
Il laboratorio di Basovizza
All'Osservatorio Astronomico di Trieste dirigo il laboratorio di elettronica «Alte Energie e Spettroscopia X», nella sede di Basovizza, sull'altipiano sopra la città.
Lì si fa la parte meno raccontata e più decisiva di questo mestiere: verificare che uno strumento faccia davvero quello che si crede. Prima di andare in orbita, ogni rivelatore va caratterizzato — si misura come risponde, dove sbaglia, come cambia il suo comportamento al variare della temperatura, quanto rumore produce da solo.
I cristalli che trasformano i raggi gamma in luce
Il cuore del rivelatore è un cristallo scintillatore, il GAGG:Ce: quando lo attraversa un fotone di alta energia, emette un lampo di luce visibile che l'elettronica può contare.
Ha però un difetto che nello spazio diventa un problema serio: continua a brillare debolmente anche dopo, per un tempo che dipende da quanta radiazione ha assorbito. In orbita, dove la radiazione è costante, quel bagliore residuo si somma al segnale e lo sporca.
Su questo ho lavorato e pubblicato: la caratterizzazione della luminescenza residua, il comportamento sotto irraggiamento protonico, la calibrazione a terra dei modelli di volo e la catena di analisi che trasforma i dati grezzi in misure utilizzabili.
Dove sono arrivati questi strumenti
Il carico scientifico di HERMES è in orbita a bordo del satellite SpIRIT, in collaborazione con l'Università di Melbourne. Ho contribuito alla sua calibrazione e alle prime fasi operative.
Altri progetti a cui ho preso parte guardano ancora più lontano: TASTE, uno studio per una missione CubeSat verso Deimos, una delle due lune di Marte. E prima ancora FAMU, un esperimento di spettroscopia sull'idrogeno muonico, dove la sfida era la stessa in un contesto completamente diverso: estrarre un segnale piccolissimo da un fondo enorme.
Pubblicazioni
Ho firmato oltre trenta lavori su riviste con revisione paritaria e atti di convegno internazionali, su Astronomy & Astrophysics, Nuclear Instruments and Methods, Experimental Astronomy, Publications of the Astronomical Society of Australia e negli atti SPIE.
Sono associato all'INFN e ho conseguito il dottorato in ingegneria industriale e dell'informazione all'Università di Udine, dopo le lauree in matematica e in fisica computazionale. L'elenco completo delle pubblicazioni è disponibile su richiesta.
