Arriva da Amburgo. Per l’esattezza dal Deutsches Elektronen-Synchrotron – Desy, centro nazionale di ricerca scientifica sulla fisica della materia della Germania, fondato nel 1964. Lì ha vinto un finanziamento dello European Research Council per sviluppare un progetto di ricerca sulla fisica ultraveloce. E ha deciso di portare il grant da 5 milioni all’Università di Trento.
È la storia di Francesca Calegari, professoressa di Fisica all’Università di Amburgo, dirigente di ricerca nella divisione di Desy Photon Science, e direttrice del Cluster di Eccellenza “Advanced Imaging of Matter”, dal primo ottobre professoressa dell’Università di Trento. La nuova linea di ricerca che si apre al Dipartimento di Fisica sarà presentata mercoledì 28 ottobre alle 14 al Polo Ferrari 1 (Povo- Via Sommarive, 5).
Il settore di ricerca è la fisica dell’attosecondo, che nel 2023 è valso il Premio Nobel per la Fisica a Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L’Huillier. Riguarda lo studio e il controllo dei fenomeni della materia su scale temporali estremamente brevi. L’attosecondo è infatti un trilionesimo di secondo, cioè un milionesimo di milionesimo di milionesimo di secondo.
Per aiutare a comprendere il suo lavoro fa questo esempio: «Provate a fotografare il battito d’ali di un colibrì o una goccia di pioggia che cade. Se l’otturatore della fotocamera è troppo lento, la foto risulta mossa: il movimento si confonde in una scia sfocata. Per ottenere un’immagine nitida bisogna “congelare” l’azione, catturandone ogni singolo istante».
È ciò che cerca di fare questa branca della fotonica. «Nel nostro lavoro facciamo lo stesso, ma con gli atomi e gli elettroni, che si muovono in tempi brevissimi, fino miliardi di miliardi di volte più rapidi del battito del nostro cuore. Al posto del flash usiamo impulsi laser o impulsi a raggi X brevissimi: scattando una serie di queste istantanee, possiamo ricostruire, fotogramma dopo fotogramma, il “film” di una reazione chimica», racconta.
«Con questi impulsi di luce ultrabrevi interroghiamo la materia, cerchiamo di catturare e anche di controllare le dinamiche di corpi estremamente veloci come gli elettroni. Vogliamo realizzare un microscopio in grado di vedere la materia quantistica “in azione” con una precisione mai raggiunta prima», afferma Calegari. «Conversione di energia pulita, trasferimento di carica, sono solo due prospettive di possibili applicazioni nell’ambito energetico. Ma anche realizzazione di sistemi artificiali con applicazioni nella medicina e nell’elettronica. La ricerca fondamentale ci insegna a sfruttare l’interazione tra luce laser – dai laser di laboratorio ai laser a raggi-X dei grandi acceleratori – e materia per un controllo migliore degli elettroni, che sono la “colla” che tiene insieme i “mattoncini” della materia e ne dettano le sue funzionalità».
Francesca Calegari, dopo aver ottenuto la laurea in Fisica con il massimo dei voti all’Università degli studi di Milano e il dottorato di ricerca al Politecnico di Milano ed essere stata ricercatrice all’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Cnr, ha maturato varie esperienze scientifiche internazionali e dal 2016 si era stabilita ad Amburgo.
«Tornare in Italia è un’opportunità resa possibile anche dal mio Erc. Rientare, infatti, è complicato se non si ha un finanziamento consistente, soprattutto nella fisica sperimentale che richiede molta strumentazione. Sviluppare qui il mio progetto è anche un bel modo per restituire al mio Paese ciò che mi ha dato nella mia formazione scientifica», commenta.
Non aveva delle collaborazioni con UniTrento, ma conosceva alcuni colleghi per averli incontrati in conferenze internazionali o aver lavorato insieme in comitati scientifici. Quando ha discusso la possibilità di sviluppare il progetto Erc all’Università di Trento, ha subito avuto un riscontro positivo. «Il Dipartimento di Fisica, prima con il direttore Gianluca Lattanzi e poi con il direttore Giovanni Andrea Prodi, e l’Ateneo con il rettore Flavio Deflorian con un notevole investimento hanno creato le condizioni non solo perché potessi rientrare in Italia tramite chiamata diretta per eccellenza, ma anche perché potessi fondare un centro dedicato a questa ricerca di frontiera».
Dal primo ottobre ha preso servizio come professoressa ordinaria al Dipartimento di Fisica, dove stabilirà il centro Alpi (Attosecond and ultrafast Laser Physics Initiative) e svilupperà il progetto Erc (Idea, Imaging the Dynamics of Electrons with Attosecond and Ångström resolution) di cui è co-coordinatrice assieme a tre colleghi di Desy. Il progetto coordinato da Uni Trento porterà un finanziamento totale di 14 milioni di euro, di cui la quota di Francesca Calegari è di 5 milioni di euro per sei anni, dal 2026 al 2032.
Giovanni Andrea Prodi sottolinea: «L’innesto del nuovo gruppo di ricerca della professoressa Calegari rappresenta una grande opportunità per Trento, lanciandoci come polo della fotonica degli impulsi luminosi ultrabrevi. Il progetto ci permetterà di entrare in una nuova era di controllo della materia guidato dalla luce e di sviluppare entro il 2028 nuove infrastrutture sperimentali di frontiera che si aggiungeranno alle competenze avanzate di modellizzazione teorica già ora presenti. Inoltre, Alpi@Trento ci inserisce nella rete di collaborazioni con le realtà di ricerca sperimentale più avanzate nel campo, in particolare creando un laboratorio congiunto con il Center for Free-Electron Laser Science e con la Photon Science Division del Desy, in Amburgo».
Il workshop
L’iniziativa “Attosecond and Ultrafast Laser Physics” del Dipartimento di Fisica dell’Ateneo sarà presentata in un workshop scientifico mercoledì prossimo 28 ottobre alle 14 nell’aula A104 del Polo Ferrari 1 (Povo- Via Sommarive, 5). Oltre a Francesca Calegari e a Giovanni Andrea Prodi, interverranno: Stefano Fabris e Caterina Vozzi (Cnr); Britta Redlich (Desy, Hamburg); Giulio Felice Nicola Cerullo (Politecnico di Milano); Claudio Masciovecchio (Fermi, Elettra Synchrotron, Trieste); Matteo Calandra Buonaura (Dipartimento di Fisica, Università di Trento). Qui il programma dettagliato.
