URBINO E LE ONDE GRAVITAZIONALI

gwImmaginiamo un fisico rinchiuso in un ascensore appoggiato sulla Terra. Oppure solleviamo l’ascensore dal tetto con una gru accelerandolo nello spazio vuoto esattamente come se cadesse verso l’alto. Il fisico dentro non noterebbe nulla. Per lui essere appoggiato a terra, oppure trascinato da una forza di accelerazione uguale a quella di gravità nell’altro senso pari sono. Dunque la forza di gravità e l’accelerazione sono in un certo seno la stessa cosa. Ma l’accelerazione è lo spazio percorso diviso il tempo trascorso al quadrato. Cioè l’accelerazione è un rapporto fra spazio e tempo. Quindi, se la gravità e l’accelerazione sono la stessa cosa, allora la forza di gravità è in un certo senso un fenomeno spazio-temporale.

E qui arriva la geniale intuizione di Einstein: la forza di gravità non è un campo che attraversa lo spazio-tempo, ma una deformazione di quest’ultimo. In altre parole, una grande massa, come ad esempio quella del nostro Sole, crea intorno a sé una deformazione della geometria dello spazio-tempo che influenza il moto dei pianeti, compresa la Terra.

Ai tempi di Einstein i moti dei pianeti del sistema solare si potevano calcolare con buona precisione, usando le leggi di Newton. Vi era però una piccola discrepanza nel perielio di Mercurio, che non si capiva.

Einstein continuando a riflettere sul rapporto fra materia, spazio e tempo arrivò a formulare nel 1915 un’equazione, che stabiliva la geometria dello spazio-tempo data la distribuzione delle masse e delle energie. Appunto l’”equazione di Einstein”.

Con questa equazione egli riprova a calcolare il perielio di Mercurio; e, dopo vari tentativi, riesce a comprendere, nei termini della sua nuova teoria, quella piccola discrepanza.

Quale migliore conferma che si trovava sulla strada giusta? Un’anomalia fino ad allora inspiegabile, a seguito della sua rivoluzione, diventa prevedibile.

Proprio per questa ragione, quando Eddington nel 1919 confermò la flessione dei raggi di luce e quindi la nuova teoria, Einstein disse che era già sicuro che la sua ipotesi fosse corretta.

Che cosa significa “deformare lo spazio-tempo”? Vuol dire che le masse fanno sì che in ogni parte piccola quanto si vuole dello spazio-tempo il modo di calcolare la distanza può cambiare. In pratica in ogni punto lo spazio-tempo può contrarsi o dilatarsi.

Ma se lo spazio-tempo si deforma, un opportuno moto di corpi celesti potrebbe addirittura creare delle onde costituite da tale deformazione. Einstein nel 1916 previde proprio questo fenomeno.

Esse sono diverse dalle onde elettromagnetiche, che già si conoscevano. Come queste ultime sono trasversali, cioè oscillano perpendicolari alla direzione del loro moto. Sono però estremamente tenui. E soprattutto si verificano solo in situazioni particolari a causa della loro peculiare simmetria di rotazione.

Negli anni Trenta Einstein si trasferisce negli Stati Uniti a causa dell’avvento del nazismo e comincia a pubblicare sulla più importante rivista americana di fisica, cioè il Physical Review. Lì comparirà infatti il suo famoso saggio del 1935 spesso indicato con la sigla EPR, che metterà in discussione la completezza della meccanica quantistica, evidenziando quello che oggi è un fenomeno fondamentale del micro-mondo, cioè l’entanglement.

Sempre con Rosen, uno degli autori di EPR, rifarà i calcoli relativi alle onde gravitazionali, convincendosi che non ci possono essere. Egli poi manda l’articolo alla rivista, che lo sottopone, come negli USA era già pratica a una peer review. Il referee critica in alcuni punti il lavoro del grande fisico. Tate, il direttore della rivista, è imbarazzato, ma segnala ad Einstein il responso dubbioso. Einstein si infuria e ritira l’articolo, con rammarico di Tate. Poi egli si accorgerà di aver sbagliato e pubblicherà una versione molto diversa del saggio.

Già da molto tempo abbiamo conferme indirette dell’esistenza delle onde gravitazionali, ma non avevamo ancora una loro misura diretta. Pochi giorni fa l’esperimento italo-americano-francese Virgo-Ligo ha messo a punto la prima rilevazione diretta di tale sfuggente fenomeno.

Con un gigantesco interferometro è stato possibile rilevare una lieve deformazione ondulatoria dello spazio-tempo, dovuta alla coalescenza di due buchi neri a più di 1 miliardo di anni luce dalla Terra.

Si tratta di un esperimento straordinario, che è costato diversi miliardi di dollari.

Esso non produce solo una nuova conferma della teoria della relatività generale, ma soprattutto è il primo passo verso una nuova era di acquisizione di informazioni sulla struttura dell’universo e soprattutto su ciò che è accaduto nei primi 300.000 anni della sua vita. La radiazione che si è creata in quella data, infatti, scherma quasi ogni segnale su quel decisivo periodo del nostro cosmo. Per contro le onde gravitazionali potrebbero portarci nuovi dati su che cosa accadde in quel lasso di tempo.

Se andate a scaricare dalla rete il fondamentale articolo comparso sul Physical Review Letters, trovate che fra le diverse centinaia di nomi che hanno firmato il saggio da premio Nobel ce ne sono ben nove che afferiscono al Dipartimento di scienze pure e applicate dove è presente il corso di laurea in Filosofia dell’informazione. Non solo, ben due dottorandi che hanno appena concluso il loro ciclo all’interno del curricolo di Scienza della complessità, dove filosofi della scienza, fisici, ecologi e informatici collaborano e si formano assieme, sono fra i firmatari del saggio: Lorenzo Cerboni Baiardi e Francesco Piegiovanni.Complimenti ragazzi!

VF

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