Dalla musica alla fisica quantistica

"Sono stata felicissima di essere stata selezionata", spiega Celeste Carruth all'inizio dell'intervista. A metà maggio, la fisica ha saputo di essere stata inserita nel gruppo dei "Giovani scienziati del WEF" di quest'anno, tra i soli 25 ricercatori di tutto il mondo. Secondo la giuria, è una di quegli scienziati eccezionali che si impegnano a portare alla società le scoperte scientifiche di un campo all'avanguardia.

Ogni anno, dal 2008, il World Economic Forum WEF seleziona circa due dozzine di ricercatori di età inferiore ai 40 anni da coinvolgere nel lavoro del WEF come giovani accademici. Secondo il WEF, il compito dei giovani scienziati è quello di comunicare ricerche di punta in modo comprensibile a tutti e di costruire una comunità globale di leader scientifici che si impegnino a lavorare insieme su temi individuati di comune accordo.

Ancora nessun viaggio in Cina

Carruth avrebbe dovuto recarsi in Cina alla fine di maggio per incontrare gli altri membri della sua classe. Ma anche al WEF di quest'anno non tutto sta andando come negli anni precedenti. Per il momento, quindi, la fisica ha dovuto accontentarsi dell'onboarding online. "Spero di riuscire comunque a recuperare il viaggio", spiega. "Perché lo scambio personale con altri ricercatori è molto stimolante".

Anche quest'anno ha dovuto cambiare il suo lavoro scientifico con poco preavviso. In quanto fisico, non poteva più entrare nel laboratorio sull'H?nggerberg, ma ha potuto continuare a lavorare alla progettazione dell'esperimento da casa. "Con il tempo, mi sono un po' stancata di stare sempre seduta a casa davanti allo schermo", dice ripensandoci. Ora è felice di poter ricominciare a costruire l'esperimento in loco".

Superare gli svantaggi esistenti

Come postdoc presso l'ETH di Zurigo, sta sviluppando una nuova tecnologia in cui il suo professore Jonathan Home, docente di Ottica quantistica sperimentale e fotonica, ripone grandi speranze. Nell'ambito di una sovvenzione ERC, lui e il suo team vogliono sviluppare una nuova architettura per le trappole di Penning microfabbricate bidimensionali, per poter controllare meglio gli ioni come oggetti quantistici e, soprattutto, in quantità maggiori - un passo importante verso l'utilizzo di tali ioni in un computer quantistico.

La maggior parte degli esperimenti con ioni intrappolati che riguardano l'informazione quantistica utilizzano trappole di Paul ad alta frequenza per controllare gli ioni. Anche il gruppo di Home utilizza questa tecnica. Tuttavia, essa presenta alcuni gravi svantaggi: ? possibile disporre gli ioni solo in fila, il che limita il numero di oggetti quantistici. Inoltre, il campo elettrico oscillante necessario per intrappolare gli oggetti riscalda gli ioni, il che è ovviamente sfavorevole perché essi funzionano come oggetti quantistici solo vicino allo zero assoluto.

Le trappole di Penning, invece, non presentano questi svantaggi. I ricercatori sperano ora che le nuove trappole di Penning microfabbricate possano essere utilizzate per catturare ioni non solo in strutture unidimensionali ma anche bidimensionali e controllarle con minori perdite. Carruth e altri membri del team scopriranno ora se questo funziona effettivamente come previsto. "Come primo passo, controlleremo due ioni in una trappola di Penning", spiega Carruth. "In seguito, ne aumenteremo continuamente il numero".

Un grande cambiamento

Carruth proviene in realtà da un angolo completamente diverso della fisica. Per la sua tesi di dottorato all'Università della California, Berkeley, la scienziata di origine americana ha studiato il cosiddetto anti-idrogeno presso l'esperimento Alpha del Cern di Ginevra. "Insieme al nostro gruppo, siamo stati in grado di registrare per la prima volta un'analisi spettrale dell'antimateria", riferisce la ricercatrice. "L'ho trovato molto eccitante: sapere che quello che stai vedendo è completamente nuovo".

Tuttavia, il passaggio alla fisica quantistica non è del tutto inaspettato. Al Cern ha sviluppato tecniche per controllare gli atomi di anti-idrogeno in trappole cilindriche di Penning. ? proprio questa esperienza che la sta aiutando a prendere piede in un campo completamente diverso. ? stato un bel cambiamento quando è arrivata all'ETH poco più di un anno fa. "Al Cern lavoravo in una grande collaborazione. Avevamo dei turni che ci consentivano di effettuare misurazioni 24 ore su 24 e avevo sempre un compito ben preciso". Nel gruppo Home è molto più autonoma e ha più libertà. Soprattutto, però, apprezza le diverse competenze di cui può avvalersi all'ETH. "Qui ci sono molte persone intelligenti", afferma.

La ricerca della verità

Quando ha iniziato i suoi studi, non avrebbe mai immaginato che un giorno avrebbe lavorato come fisica quantistica. Inizialmente voleva diventare una violinista professionista e aveva deciso di specializzarsi in musica all'Università del Michigan. Solo per curiosità ha deciso di studiare anche fisica. Quando ha scoperto le opportunità che le si aprivano nella ricerca fisica, ha deciso di cambiare il suo percorso di carriera e di diventare fisica.

La violinista continua a seguire la sua passione. Suona con l'Orchestra Sinfonica di Zurigo e occasionalmente suona musica da camera con altri ricercatori dell'ETH. Condivide il suo amore per la musica anche con il suo supervisore Jonathan Home, che suona anch'egli il violino ad alto livello. Carruth vede molti parallelismi tra le due materie: "Qui, come lì, bisogna affinare i sensi se si vuole avere successo", spiega. "Al programma musicale dell'YMCG sotto la direzione di Yo-Yo Ma, che Carruth ha frequentato in Cina lo scorso gennaio, il famoso violoncellista ha parlato "della ricerca della verità nella musica". La Carruth ha ritenuto che questo aspetto fosse molto interessante per lei: "Anche la fisica riguarda la ricerca della verità, di ciò che in definitiva costituisce il nostro mondo".

La fisica quantistica sta diventando sempre più importante

? appassionata di rendere il misterioso mondo della fisica quantistica più accessibile a molte persone. Per questo motivo è anche coinvolta nell'iniziativa Quantum FutureX (QFX). Questa iniziativa è ancora nelle sue fasi iniziali. Esperti di varie discipline stanno lavorando insieme per rendere comprensibili al pubblico le basi della fisica quantistica. "Ci sono molti effetti interessanti nella fisica quantistica che hanno anche una rilevanza pratica", spiega l'autrice. "? convinta che in futuro molti dirigenti d'azienda dovranno familiarizzare con questo settore specialistico. "In quale altro modo potranno prendere decisioni importanti per la sicurezza della loro azienda, ad esempio?" ? proprio a questo che vuole contribuire come giovane scienziato del WEF.