Dossier

Elio Bava è presidente dell’I.N.RI.M. L’abbiamo incontrato al rientro da una riunione della Conferenza Generale dei Pesi e Misure (CGPM) a Parigi, dove ha avuto l’onore e l’onere di guidare la delegazione Italiana.

Professor Bava, perché nel 2006 si è reso necessario un accorpamento tra l’ex Istituto di Metrologia «Gustavo Colonnetti» (IMGC) e l’ex Istituto Elettrotecnico Nazionale «Galileo Ferraris» (IEN) in un unico istituto (I.N.RI.M)?

Rientra nella logica delle cose. In quasi tutto il mondo, in genere, c’è un solo istituto di metrologia per Paese. Dove ne esiste più di uno (come in Francia, ad esempio) c’è un coordinamento a livello superiore, anche per ciò che riguarda la gestione dei finanziamenti. La situazione italiana prima del 2006 era, per così, dire “anomala”: c’erano ben tre istituti metrologici primari (riconosciuti ufficialmente nel 1991 con la legge istitutiva del Sistema nazionale di taratura), cioè l’IMGC, l’IEN e l’INMRI (Istituto Nazionale di Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti) che fa parte dell’Enea. Lo scorso anno, dopo tanto tempo e molte discussioni, siamo arrivati a una riunificazione abbastanza sostanziale, perché l’I.N.RI.M oggi comprende la quasi totalità della metrologia nazionale. Da un punto di vista normativo l’INMRI-Enea ha pari “dignità” rispetto all’I.N.RI.M, pur avendo dimensioni ben più contenute. Ciò dà luogo ad alcune difficoltà nelle relazioni con gli altri Paesi, che non si aspettano di trovare due distinti interlocutori. Il processo di riunificazione ha dunque prodotto un buon risultato, ma non completo. Uno degli ostacoli principali alla soluzione definitiva è rappresentato dal fatto che INMRI-Enea è vigilato dall’attuale Ministero per lo Sviluppo economico, mentre l’I.N.RI.M dipende dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR).

C’è forse anche un problema di sovrapposizione di competenze?

No, assolutamente. D’altronde non c’erano sovrapposizioni neppure prima, tra IMGC e IEN, perché nel tempo i compiti erano stati distribuiti in modo che ciascuno avesse un distinto ambito d’intervento. Più in generale, tuttavia, si possono avere efficaci sinergie se si è tutti sullo stesso piano; istituti diversi possono disporre nello stesso tempo di risorse differenti: in un determinato anno, per esempio, uno può ricevere più fondi mentre l’altro può essere in difficoltà, e magari l’anno successivo le parti si invertono. Il risultato è che anche le migliori intenzioni di collaborazione possono non svilupparsi in modo efficace.

Da alcuni anni si parla di una ridefinizione dell’unità di misura fondamentale della massa, il kilogrammo. Voi partecipate attivamente a queste ricerche?

L’I.N.RI.M è attivo da tempo in un programma internazionale volto a determinare la costante di Avogadro, anche se potrebbe non essere questa la via seguita per la nuova definizione del kilogrammo. Partecipiamo, inoltre, a un progetto europeo che partirà proprio quest’anno (2008): i finanziamenti sono già stati definiti.

Ciò che lascia un po’ perplessi è il fatto che delle «costanti» (come appunto quella di Avogadro) vadano ridefinite. Non si tratta di numeri fissi e invariabili?

Certamente. Per quanto ne sappiamo oggi, le costanti fisiche fondamentali sono da considerarsi veramente come «costanti». Tuttavia, tranne per quelle alle quali è stato assegnato un valore definito e senza incertezze (come ad esempio la velocità della luce nel vuoto), non ne possiamo determinare l’esatto valore perché incerti sono i riferimenti di misura utilizzati per conoscerlo.

Ma quali sono le costanti fondamentali?

Per la misura delle grandezze fisiche sono sufficienti quattro costanti fisiche indipendenti. Con esse possiamo definire altrettante unità di base logicamente indipendenti: tutte le altre sono descrivibili attraverso queste quattro. A questo punto è bene ricordare che le unità fondamentali del Sistema internazionale di misura (SI) sono sette, perché di fatto alcune sono tra loro dipendenti e tuttavia si ritiene conveniente tenerle così. In base all’attuale struttura del Sistema internazionale si potrebbe quindi giungere a disporre anche di sette costanti fisiche assunte in modo indipendente, ma compatibili. Ad esempio la costante di Avogadro, definita dalla «quantità di atomi contenuti in 12 g (0,012 kg) dell'isotopo 12 del carbonio (12C), preso convenzionalmente come riferimento», dipendente chiaramente dal kilogrammo; se venisse definita assegnandole un numero di atomi o di altre particelle (nell’ordine di 6,022x1023), sgancerebbe la mole dall’unità di massa, generando una costante libera in più rispetto alle quattro sopra citate. Certe costanti, insomma, possono essere definite in modo non univoco. Decidere a quale costante dare il privilegio di essere “più fondamentale” delle altre dipende anche dalle conoscenze del momento. Certamente l’obiettivo è che la scelta sia duratura. Da quando, ad esempio, nel 1983, è stato definito il valore della velocità della luce nel vuoto, non sono più state fatte altre misure, con parametri diversi, perché non aveva senso farle. Se però capitasse di scoprire, ad esempio, che la radiazione gamma va a una velocità diversa rispetto alle radio-onde, si dovrebbe cominciare tutto daccapo: la velocità della luce nel vuoto, infatti, non sarebbe più una costante e potrebbe essere diversa a seconda della lunghezza d’onda. La scelta di definire il metro in base all’assegnazione di un valore convenzionale alla velocità della luce e non in base alla lunghezza d’onda emessa da un atomo/molecola specifico ha tagliato la testa al toro rispetto a possibili (e frequenti) revisioni della definizione.

Quali conseguenze avrà sulle nostre attività quotidiane l’eventuale ridefinizione del kilogrammo?

Direi nessuna, perché nella vita di tutti i giorni non abbiamo l’esigenza di compiere in modo più raffinato certi tipi di misura. Differente il discorso dal punto di vista pratico (si deve pensare di affidare il nuovo campione di massa a un prototipo che sia disponibile per tutti e in qualsiasi luogo), ma anche scientifico e teorico.

Quali sono oggi le principali linee di sviluppo della ricerca all’I.N.RI.M?

Certamente le ricerche che riguardano i campioni, soprattutto quelli che possono essere fondati sulle costanti fondamentali. Oltre al kilogrammo, di cui ho già detto, un’importante linea di indagine riguarda l’unità di tempo, definita sulla base di un atomo particolare (altra invariante della natura): «il secondo è l'intervallo di tempo che contiene 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra i due livelli iperfini dello stato fondamentale dell'atomo di cesio 133». I progressi nella realizzazione del «riferimento di frequenza» sono continui e hanno importanti conseguenze scientifiche, ma anche pratiche, per esempio nei sistemi satellitari di assistenza alla navigazione.

L’accordo di mutuo riconoscimento (MRA) è del 1999: pur avendo un’importanza enorme è arrivato relativamente tardi. Perché? Come si faceva prima?

In effetti l’MRA ha un’importanza considerevole, soprattutto dal punto di vista economico. Prima c’erano accordi equivalenti, ma a un livello più modesto: si trattava per lo più di intese bi- o tri-laterali (es. Italia-Francia, Francia-Stati Uniti…). La globalizzazione dei mercati ha imposto di modificare questo modo di procedere, costoso e utile per risolvere problemi circoscritti ma non quelli generali. Si è avviato allora il processo volto a costruire un vincolo internazionale. Oggi come oggi non è neppure pensabile che un Paese firmatario dell’MRA possa uscire dall’accordo, perché andrebbe incontro a serie difficoltà economiche: le sue merci dovrebbero essere sottoposte a numerose verifiche, che richiederebbero un dispendio aggiuntivo di tempo e denaro.

Perché i laboratori di taratura SIT sono concentrati per lo più al Nord (135 su 166, dati 2005)?

Per una ragione storica. I laboratori SIT sono sorti tipicamente in appoggio all’industria manifatturiera nazionale (oltre che agli enti pubblici), sviluppata soprattutto al Nord. Pian piano, comunque, il numero di questi laboratori sta crescendo anche in Meridione, non solo per una questione di maggiore “comodità”, ma di crescente necessità.

L’I.N.RI.M lavora, tra l’altro, alla rete satellitare «Galileo»: di quali aspetti vi occupate?

Di una fetta molto limitata, ma di estrema importanza per il funzionamento dell’insieme, e che riguarda la metrologia del tempo. In pratica, i satelliti che andranno a comporre la rete Galileo dovranno trasmettere i segnali di tempo in modo coordinato. Diventa fondamentale, perciò, definire a livello di software degli algoritmi che consentano di raccogliere ed elaborare i dati dei diversi satelliti, per poi dare a ciascuno le indicazioni necessarie per registrare e trasmettere le eventuali correzioni del proprio segnale, in modo che sia sempre sincronizzato con quello degli altri. Un secondo ambito di ricerca riguarda la strumentazione di bordo (committenti l’Esa e l’Agenzia spaziale italiana): gli orologi da installare sui satelliti, anche se non possono competere con quelli di laboratorio, devono rispettare speciali requisiti di affidabilità, massa, ingombro e consumo energetico e, d’altra parte, devono offrire sempre migliori prestazioni per quanto riguarda la scala temporale generata.

Parliamo dell’ultimo «Annual report» dell’I.N.RI.M (2006): quali sono state, secondo lei, le linee di ricerca maggiormente degne di nota?

Quella sugli orologi atomici procede in modo continuo, veloce e con progressi interessanti. Anche le ricerche sulle costanti di Avogadro, di Boltzmann e dei gas stanno avanzando con risultati buoni, ma non sono ancora finite, quindi fare un bilancio sarebbe prematuro. Interessanti sono poi gli studi sui dispositivi “quantistici”, che hanno possibili applicazioni in metrologia e in nanometrologia; ma anche gli esperimenti sull’informazione quantistica, sui modelli e sulla caratterizzazione dei materiali magnetici. Altre ricerche in corso, infine, potrebbero offrire risultati interessanti in tempi relativamente brevi.

Ci sono ambiti in cui dovete ancora migliorare?

Sicuramente un aspetto che dobbiamo potenziare sono le collaborazioni con Università e/o altri enti di ricerca pubblici. Oggi, infatti, siamo ben conosciuti nel campo della metrologia primaria sia a livello internazionale, dove le nostre potenzialità sono molto apprezzate, sia in ambito nazionale, soprattutto per quanto riguarda le capacità di misura e i servizi erogati da tempo attraverso il SIT. Pochi, invece, hanno presente la nostra disponibilità a collaborare nella ricerca di base e applicata. Un altro elemento su cui vogliamo puntare i riflettori è il finanziamento alla ricerca in metrologia primaria: se è vero che l’I.N.RI.M è molto stimato in ambito internazionale, è altrettanto vero che è poco supportato a livello ministeriale. Purtroppo i fondi per la ricerca di base non sono acquisibili attraverso contratti privati (necessariamente vincolati al raggiungimento di obiettivi che interessano i committenti) e sono quindi condizionati dai finanziamenti pubblici, oggi insufficienti. Tutta la ricerca pubblica, d’altronde, soffre per l’inadeguatezza delle risorse, ma l’argomento non fa notizia; i mezzi di informazione ne parlano raramente e solo in riferimento a casi clamorosi, così alla fine tutto resta come prima. La Finanziaria 2007 dovrebbe garantire almeno il ripristino del turn over, cioè il normale avvicendamento del personale. Non è molto, ma è essenziale per programmare (seppur in modo limitato) le ricerche future.