Mark Thomson: “Guiderò il Cern dopo Gianotti e così scopriremo i misteri dell’Universo”

LONDRA - È stato il primo a laurearsi nella sua famiglia. Tra qualche settimana diventerà il nuovo direttore del Cern di Ginevra, il più grande laboratorio di fisica del mondo (oltre 17mila persone di 110 nazionalità diverse) che, tra le altre cose, studia da dove veniamo noi umani: ovvero, l’origine dell’universo.

“Non vedo l’ora”, dice a Repubblica l’inglese Mark Thomson, nato 59 anni fa a Brighton, fisico delle particelle e professore a Cambridge, che da inizio 2026 prenderà il timone dall’italiana Fabiola Gianotti, dopo i suoi dieci eccezionali anni di leadership e dopo la scoperta, ma nel 2012, del cosiddetto Bosone di Higgs: una particella ancora misteriosa ma legata al meccanismo che ha permesso alla materia di cui siamo fatti di formarsi nell’Universo primordiale. Lunedì 24 novembre Thomson è a Roma, dove in serata partecipa, presso l’ambasciata britannica, a un evento dal titolo “La fisica per il futuro, come la scienza può creare un futuro migliore e sostenibile” insieme al premio Nobel per la Fisica italiano, Giorgio Parisi.

Professor Thomson, quali sono le sue aspettative alla vigilia di un’avventura eccezionale come direttore generale del Cern?

“Per me è un ruolo estremamente entusiasmante, e arriva in un momento davvero molto interessante per molti aspetti. Gestiremo l’acceleratore di particelle Large Hadron Collider (Lhc, che ha permesso la scoperta del Bosone di Higgs, ndr) fino alla fine di giugno 2026, poi inizieremo a costruire una sua versione ancora più avanzata, che ci darà dieci volte più dati. Già questo sarà un enorme passo avanti. Ma il massimo dal punto di vista scientifico sarà approvare il progetto di un nuovo straordinario acceleratore, ancora più potente, il Future Circular Collider (Fcc), per farlo entrare in funzione dopo il 2040, studiare in dettaglio straordinario il bosone di Higgs, e scrutare maggiormente nella materia oscura, visto che dell’universo ancora conosciamo soltanto il 5%”.

Sul Fcc però c’è da tempo un grosso dibattito. È estremamente costoso, e alcuni Paesi, come la Germania, sono scettici sull’investimento e del rapporto costi/benefici. Come li convincerà?

“È vero, e sono dubbi legittimi vista la magnitudine dell’investimento. Il Fcc costerà almeno 16 miliardi di euro, una somma però spalmabile in 5 anni, cui contribuiranno gli stati membri del Cern ma anche altri partner esteri. In ogni caso, sono ottimista e assolutamente convinto che il Fcc sia la cosa giusta per il Cern, per il futuro della fisica delle particelle e, più in generale, per il futuro della scienza. Potremmo scoprire elementi sulla nostra origine cui non potremmo mai arrivare. Spero di ottenere il via libera dal Consiglio e dagli stati membri nella seconda metà del mio mandato di cinque anni. E c’è un altro motivo per cui il Fcc è un progetto vitale”.

Quale?

“La fisica delle particelle, grazie al Cern, è uno dei pochi ambiti scientifici in cui l’Europa è leader mondiale. Abbiamo superato di gran lunga persino gli Stati Uniti, dove ho lavorato in passato. Siamo in una posizione molto privilegiata, e questo grazie a una partnership europea di lungo corso, incredibilmente efficace, con competitività tecnologica unica nel mondo, come ha sottolineato anche il rapporto Draghi. Non dobbiamo sprecare questo tesoro”.

Secondo lei, cos’altro potremmo scoprire dell’universo nei prossimi anni?

“È una grande domanda. Da dove inizio? Innanzitutto, oggi conosciamo tantissimo sull’universo: possiamo partire da poco dopo il Big Bang e capire, non in dettaglio ma in linea generale, come siamo arrivati a dove siamo ora, come si sono formate le galassie, la struttura su larga scala dell’universo. Abbiamo un quadro generale che comprendiamo. Quanto sia completo, non ne sono sicuro. Per quanto invece riguarda la fisica delle particelle: abbiamo un modello della fisica delle particelle, abbiamo un modello della cosmologia, ed è incredibile. Possiamo descrivere, modellare, capire la fisica alla base del tutto. Ma quando inizi a chiederti: ‘Perché è così? Perché l’universo è fatto come lo osserviamo?’, ecco che emergono moltissime domande fondamentali. Sembra esserci la materia oscura là fuori — quasi certamente esiste — ma non sappiamo affatto che cosa sia. Ci sono varie ipotesi: potrebbe essere fatta di particelle relativamente pesanti che si muovono lentamente nell’universo, oppure particelle molto leggere formatesi molto presto. Ma non sappiamo quale ipotesi sia quella giusta. Sappiamo solo che c’è.

E dunque come si fa?

“Come in molti altri campi della scienza, stiamo costruendo gli esperimenti giusti per esplorare tutte le possibilità. Ma la materia oscura potrebbe anche essere prodotta nei grandi acceleratori. Ad esempio con il Large Hadron Collider ad alta luminosità, dove avremo più di dieci volte i dati attuali, rivelatori migliori e algoritmi più sofisticati. Con quella mole enorme di dati potremmo iniziare a vedere segnali, tracce, che potrebbero essere proprio materia oscura. Non lo sappiamo ancora. E poi ci sono tante altre grandi domande”.

Quali?

“Per me, personalmente, le due più importanti riguardano il bosone di Higgs. Il bosone di Higgs è stranissimo: non assomiglia a nulla che abbiamo già visto. Ha proprietà completamente diverse. È una particella scalare fondamentale, e non avevamo mai osservato niente del genere prima prima. La natura del bosone di Higgs e del potenziale di Higgs determina tutto. Determina la massa di tutte le particelle che costituiscono noi stessi. È il bosone di Higgs che determina la massa degli elettroni e quindi la dimensione degli atomi. Determina la massa dei quark, i costituenti dei protoni e dei neutroni. Se cambiassi anche solo un po’ quei numeri, i protoni diventerebbero instabili. È quindi qualcosa di assolutamente fondamentale nel determinare la natura dell’universo. Ma ora che l’abbiamo scoperto, dobbiamo davvero capire che cos’è. È una particella veramente fondamentale? È una domanda che vorrei davvero sapere come rispondere. E l’unico modo per iniziare a rispondere è costruire una “fabbrica di Higgs”, produrre moltissimi bosoni di Higgs e misurarne con precisione le proprietà. Solo così potremo capire se e dove le proprietà di questo nuovo e strano tipo di materia — se è davvero materia — iniziano a deviare dalle nostre previsioni. Tutto ciò è collegato a un’altra questione enorme che mi piacerebbe conoscere”.

Quale?

“Abbiamo dodici mattoni fondamentali dell’universo, cioè le particelle fondamentali. Non sono molte, in realtà. Ma hanno masse diversissime tra loro: dai neutrini, che hanno una massa quasi nulla, alle particelle molto pesanti come il “quark top”. Per molte di queste masse crediamo che l’origine sia il fatto che l’universo è permeato da questo campo chiamato campo di Higgs, che genera dinamicamente le masse. Ma non abbiamo idea del perché queste masse siano così diverse tra loro. In un mondo “naturale”, simmetrico — i fisici amano la simmetria — potresti aspettarti che tutte le particelle abbiano la stessa massa. Ma non è così: sono tutte differenti. Non lo capiamo. L’origine di questo spettro di masse è legata al bosone di Higgs, o meglio al campo di Higgs, perché è il campo di Higgs che dà massa alle particelle. Quindi tutto questo ambito è ricchissimo. La fisica del bosone di Higgs è piena di domande davvero profonde a cui sappiamo di non avere ancora risposta”.

Ci spiega, anche a chi non è un accademico, l’impatto che gli studi del Cern possono avere anche nella vita quotidiana?

“Come principio, non progettiamo una tecnologia pensando a un mercato finale: perché siamo guidati dalla scienza, e null’altro. Ma proprio per questo sviluppiamo tecnologie che oggi non esistono. E queste tecnologie, col tempo, finiscono per avere un impatto enorme sulla società. Potrei fare molti esempi, ma ne scelgo due. Uno riguarda il trattamento di tumori molto complessi: oggi abbiamo la cosiddetta adroterapia, che utilizza fasci di particelle per colpire tumori difficili da trattare. In campo medico, non avremmo avuto tutto questo senza gli acceleratori”.

E il secondo?

“Gli acceleratori di particelle sono macchine enormi, qualche centinaio di metri di circonferenza. Producono fasci di raggi X estremamente brillanti. Sono i microscopi più potenti della nostra epoca. Grazie a queste macchine oggi comprendiamo la struttura delle proteine e della biologia a un livello che sarebbe stato impossibile senza di esse. Comprendere la struttura delle proteine è fondamentale per la scoperta di nuovi farmaci. E poi con il Fcc si lavorerà su nuove tecnologie di magneti ad alto campo. Un’area particolarmente interessante è quella della superconduttività ad alta temperatura. Si tratta di magneti estremamente potenti. Questa tecnologia avrà applicazioni enormi in molti campi: nei futuri reattori a fusione, nella trasmissione di energia, e non solo. È una tecnologia rivoluzionaria che può avere un impatto enorme”.

E che impatto può avere l’intelligenza artificiale nel vostro lavoro?

“Al Cern usiamo quella che oggi chiamiamo “IA” da decenni. Quando arrivai a Ginevra negli anni Novanta, stavamo già sperimentando l’uso del machine learning, delle reti neurali artificiali, per analizzare meglio i dati. Quella era una forma molto semplice di intelligenza artificiale, o sostanza di apprendimento automatico. Ora, al Cern, i nostri dati sono estremamente complessi, con moltissimi parametri. E ciò che l’intelligenza artificiale sa fare molto bene è trovare pattern, strutture, in dati molto complessi. Quindi oggi usiamo l’IA sostanzialmente in due modi”.

Quali?

“Primo: come migliorare la precisione delle nostre misurazioni. Questo sta già accadendo, con tecniche di IA piuttosto sofisticate. Una delle cose che ci interessa molto al Large Hadron Collider è identificare particelle pesanti, i cosiddetti quark pesanti. Se riusciamo a riconoscere queste particelle nei “getti” di particelle che emergono dai quark pesanti, distinguendoli da quelli prodotti dai quark leggeri, otteniamo moltissime informazioni in più sulla fisica sottostante. E stiamo già vedendo enormi progressi grazie all’IA. Questo è dovuto al fatto che abbiamo persone molto brillanti, certo, ma anche al fatto che i dati sono davvero complessi, ed è un campo in cui l’IA rende molto. Poi ci sono applicazioni più speculative. Ad esempio, stiamo cercando di capire come far funzionare i nostri acceleratori in modo più efficiente, migliorandone le prestazioni usando l’IA. È un ambito del tutto diverso, l’IA toccherà moltissime aree — e già lo sta facendo. Ma non è una novità per noi.

Ma a lei, personalmente, l’IA la affascina o spaventa? O entrambe le cose?

“Non ho alcuna teoria particolare sull’IA in sé. Per me è uno strumento per capire meglio l’universo. Usiamo l’IA per estrarre più informazioni dai dati che produciamo nei nostri acceleratori. Ma non sappiamo quale impatto avrà l’IA sulla società nel lungo termine”.

Come è nata la sua passione per la fisica?

“La mia memoria non è eccezionale, ma ricordo di aver letto un libro di divulgazione scientifica. Sono sicuro di averlo messo da qualche parte su uno scaffale, ma non riesco a trovarlo. Comunque, credo di averlo letto quando avevo circa 13 o 14 anni. Sono sempre stato interessato alla scienza e alla matematica, ma poi ho letto questo libro sulla fisica delle particelle — in realtà parlava del Cern – e lo trovai davvero interessante. Ma anche molto frustrante, perché non spiegava le cose nel modo in cui avrei voluto, e non rispondeva davvero alle domande che mi ponevo. E fu lì che nacque il desiderio di saperne di più, di capire davvero come funziona l’universo. Penso che quello sia stato il momento chiave: già abbastanza giovane, a 13 o 14 anni, la fisica delle particelle era la direzione che volevo seguire, perché volevo davvero comprendere come funziona l’universo a un livello fondamentale”

La sua esperienza pregressa che cosa può portare al Cern?

“La mia carriera scientifica è stata in realtà piuttosto varia. Ho iniziato lavorando in fisica dei raggi cosmici, sottoterra, in una miniera nel nord del Minnesota, negli Stati Uniti. Poi sono arrivato al Cern per lavorare al Large Electron–Positron Collider, il predecessore del Large Hadron Collider, come membro dello staff. Ho trascorso sei anni meravigliosi al Cern lavorando sulla scienza centrale del laboratorio. Dopo quella fase ho cambiato direzione, pur rimanendo sempre nell’ambito della fisica delle particelle. In realtà, fin dai tempi della fisica dei raggi cosmici ero sempre stato interessato anche ai neutrini. Così, quando ottenni una posizione accademica all’Università di Cambridge, fondai un gruppo dedicato ai neutrini per iniziare a lavorare sulla fisica dei neutrini, in particolare sulle oscillazioni dei neutrini. Successivamente ho ricominciato a lavorare sui futuri rivelatori per i futuri collisori, progettando strumenti per i collisori di domani. Poi mi sono molto interessato alla tecnologia dell’argon liquido che utilizziamo oggi nei grandi esperimenti sui neutrini. Quindi la mia carriera ha oscillato fra la fisica dei collisori e la fisica dei neutrini — e anche altri settori. Da un punto di vista scientifico, ho accumulato un’esperienza piuttosto ampia”

Ha parlato con Gianotti negli ultimi mesi?

“Certo, regolarmente. La cosa emersa chiaramente nelle nostre numerosissime discussioni è che, per quanto riguarda la scienza e la direzione scientifica del Cern, siamo molto, molto allineati. E credo che questo sia davvero importante. Non sto arrivando con l’idea di cambiare direzione: assolutamente no. Entrambi pensiamo che sia la scienza a dirci cosa fare, ed è quella la direzione da seguire. È la direzione verso cui Fabiola ha portato il Cern, ed è la direzione in cui voglio continuare a portarlo”.

Pensa che Gianotti abbia fatto un buon lavoro?

“Assolutamente. Penso che abbia fatto cose straordinarie per il Cern. Innanzitutto, aver portato il progetto del Future Circular Collider allo stato attuale, cioè a un livello di fattibilità che ci permette ora di passare alla fase di progettazione ingegneristica e poi alla realizzazione. E poi, tra molte altre cose, il Science Gateway, che è la vetrina pubblica del Cern e accoglie centinaia di migliaia di visitatori. È incredibile, un risultato straordinario. Ogni volta che lo visito è fantastico. Ha avuto una visione davvero notevole nel realizzarlo”.

Però non ci saranno italiani nel direttorato del Cern sotto la sua gestione, ed è la prima volta che accade nella storia recente. Una coincidenza? O c’è un motivo valido?

“Beh, c’è un processo, e ho scelto le persone attraverso quel processo. Abbiamo comunque un Chief Information Officer italiano (Enrica Porcari, ndr), che è un ruolo nuovo e molto significativo. E tra i capi dipartimento, l’Italia è molto, molto ben rappresentata. Penso che sia solo una questione numerica: quando i ruoli sono pochi e hai 25 Stati membri, non c’è alcuna garanzia. Ma il messaggio che voglio dare è che la comunità scientifica italiana nella fisica delle particelle è fortissima. Storicamente è sempre stata un punto di riferimento, basta pensare al secolo scorso, e continua ad esserlo tuttora”.

Gianotti aveva un ottimo rapporto con l’Ue, e con la presidente della Commissione europea, Ursula von der Leyen. Lei, da britannico, pensa di continuare quel tipo di relazione?

“Sì, assolutamente. Il rapporto con l’Unione Europea è incredibilmente importante per il Cern. Fabiola ha fatto un lavoro straordinario anche in questo campo. Con il mio nuovo team stiamo già discutendo su come continuare questo impegno forte e molto solido”.

Visti i continui scontri negli Stati Uniti tra il presidente Donald Trump e le grandi università e istituzioni accademiche, crede che l’Europa, Cern incluso, potrà giovarne nel campo della ricerca?

“Ho partecipato a un evento alla Sorbona lo scorso agosto durante il quale l’Unione Europea ha lanciato il suo programma per attrarre scienziati da fuori Europa. Molti altri Paesi europei stanno facendo lo stesso. Quindi credo che un’opportunità ci sia. Non è chiaro come evolverà la situazione negli Stati Uniti, ma penso che ci sarà un effetto. Probabilmente vedremo più scienziati americani candidarsi per posizioni in Europa”.

Come scienziato britannico di primo piano, pensa che la Brexit abbia danneggiato la scienza e la ricerca nel Regno Unito?

“Non è stata un bene per la scienza britannica, questo è certo. Ora il Regno Unito è rientrato nel programma Horizon Europe, e penso che questo sia stato un passo assolutamente cruciale. Il periodo precedente a questa decisione è stato problematico, e ha avuto l’impatto scientifico maggiore. Dopo la Brexit, c’è stato un periodo in cui il governo britannico ha messo in atto un finanziamento proprio per permettere agli scienziati del Regno Unito di partecipare ai bandi europei. Ma ciò era solo una misura transitoria. E significava che i migliori scienziati britannici potevano partecipare ai progetti, ma non guidarli. Tutto questo è stato difficile da accettare. Conosco colleghi che si sono trovati in situazioni complicate per questa ragione. Ora che il Regno Unito è tornato in Horizon Europe, la situazione è molto migliorata”.