Lo studio della fisica dell’universo primordiale attraverso la rivelazione sempre più accurata della radiazione cosmica di fondo (CMB – Cosmic Microwave Backgroud) è uno degli obiettivi principali della cosmologia e della fisica fondamentale, permette infatti di vincolare i modelli di fisica delle particelle a energie che non si possono raggiugere in laboratorio e di tracciare e mettere alla prova nuovi scenari che vanno oltre il modello standard.
I risultati della missione ESA Planck, se da una parte hanno permesso di raccogliere ormai pressoché tutta l’informazione contenuta nelle anisotropie di temperatura della CMB, dall’altra hanno indicato la prossima sfida della cosmologia osservativa: la rivelazione e lo studio dei modi di polarizzazione, in particolare dei “B-modes” che sono l’impronta lasciata dalle onde gravitazionali primordiali e sono dunque legati alla descrizione del modello inflazionario. Come hanno confermato le recenti osservazioni dell’esperimento BICEP2, per rivelare questo debole segnale è necessario conoscere in dettaglio, per poterli eliminare, i contributi in polarizzazione di numerosi altri fenomeni (“foregrounds”), in particolare l’emissione galattica diffusa, il lensing gravitazionale, i cluster di galassie e le sorgenti puntiformi, oltre ovviamente a tutti gli effetti strumentali.
La rivelazione dei B-modes necessita quindi un grande sforzo in diversi settori quali la modellistica teorica, l’analisi dei dati già disponibili e l’ottimizzazione degli strumenti, supportato da adeguati strumenti di simulazione. La comunità scientifica italiana attiva nel settore della cosmologia ha grande esperienza in tutti questi settori, a seguito dell’esperienza acquisita in particolare con gli strumenti di Planck e, con il supporto di ASI, è già impegnata nei passi successivi sopra descritti. Sono infatti in corso di realizzazione gli esperimenti su pallone Olimpo e LSPE, dedicati rispettivamente a misure dell’effetto Sunyaev-Zeldovich in ammassi di galassie e a misure di polarizzazione della CMB a grandi scale angolari, e stanno per prendere il via attività di sviluppo tecnologico in vista di future missioni spaziali, in particolare CORE, proposta ad ESA come M5 del programma “Cosmic Vision 2015-2025”.
Al fine di mettere a frutto nel modo migliore le esperienze nazionali acquisite in tutti i settori di studi cosmologici, è necessario organizzare e supportare le attività della comunità in un modo integrato e sinergico, con lo scopo di definire una roadmap per i prossimi 5-15 anni e garantire un posizionamento di rilievo nelle prossime iniziative internazionali dedicate allo studio della CMB. Tutti gli enti coinvolti contribuiranno allo studio con l’impegno di personale qualificato di ruolo che si dedicherà anche alla formazione di una nuova generazione di scienziati che porterà avanti le attività nei prossimi decenni.
