All'inizio di ottobre tre scienziati americani sono diventati gli ultimi vincitori del Premio Nobel per la fisica, grazie al loro contributo alla scoperta delle onde gravitazionali. Rainer Weiss, Kip Thorne e Barry Barish si sono divisi un montepremi di nove milioni di corone – che ammonta a circa £ 831.000.
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I tre uomini si sono uniti ad un elenco di altri 204 vincitori di premi in fisica a cui è stato assegnato il riconoscimento dal 1901. Era certamente un campo in cui era difficile vedere un altro probabile vincitore, con Olga Borner del Royal L’Accademia svedese delle scienze descrive la scoperta delle onde come “una pietra miliare: una finestra sull’universo”.
È molto facile sorvolare quando ci si confronta con frasi come “buchi neri”, “relatività” e “curvatura di spaziotempo” vengono utilizzati con sconsiderato abbandono, ma la scoperta delle onde gravitazionali è un grosso problema nel mondo fisica.
In breve, le onde gravitazionali – teoriche fino allo scorso anno – sono onde d’urto che si verificano quando due oggetti si scontrano l’uno con l’altro. Questa collisione emette onde che alterano sottilmente lo spazio e il tempo intorno a loro. Ora, tecnicamente questo può essere fatto dalla collisione di due oggetti qualsiasi, ma dato che lo farebbe un'esplosione di supernova all'interno della nostra galassia alterare la distanza tra noi e il sole solo della lunghezza di un atomo per pochi centesimi di secondo, non te ne accorgi mai loro.
Ed è per questo che sono stati così dannatamente diabolici da individuare.
Non si tratta solo di un enorme risultato tecnico, però, ci sono altri motivi per celebrare la conferma della scoperta. Eccone sei.
1. La tecnologia coinvolta è sconvolgente
Quindi, le onde gravitazionali sono davvero, davvero piccole, il che le rende estremamente difficili da rilevare. Come ho detto, stiamo parlando della differenza tra la frazione di un atomo per un evento enorme nella nostra galassia. Inoltre, poiché distorce tutto, anche la tipica tecnologia di misurazione distorce con essa: immagina di provarci misura il diametro di un pallone da calcio gonfio con un righello, ma anche il righello si gonfia accanto ad esso: non vedresti alcun cambiamento.
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Allora come sono riusciti gli scienziati a gestirlo? Utilizzando come metro di misura la velocità della luce, che rimane costante. In altre parole, se lo spaziotempo fosse compresso, la luce dovrebbe viaggiare leggermente più velocemente, ma se lo spaziotempo fosse allungato, allora dovrebbe essere leggermente più lenta. Entra in LIGO – o l'Osservatorio delle onde gravitazionali dell'interferometro laser: si tratta di una coppia di tunnel lunghi 4 km che utilizzano i laser per misurare i cambiamenti nelle distanze tra le estremità dei tunnel. Gli scienziati devono “semplicemente” misurare l’interferenza dei laser per dimostrarne l’esistenza.
Ho messo semplicemente i punti perché, ancora una volta, si tratta di cambiamenti ridicolmente piccoli. La tecnologia coinvolta deve misurare i cambiamenti nel laser che si verificano un decimillesimo del diametro di un protone.
2. Dimostra che Einstein aveva ragione
A questo punto, è diventato piuttosto fuori moda sostenere che Einstein avesse torto su tutta la relatività cosa, ma c'era un grosso punto critico nella teoria: le onde gravitazionali da lui previste non si erano mai verificate visto. Esattamente 100 anni dopo la prima presentazione della teoria della relatività, la scoperta significa che possiamo praticamente confermare che aveva ragione riguardo alla relatività.
Il che in realtà è meglio così, perché se fosse sbagliato, allora anche molte delle nostre supposizioni sul mondo che ci circonda e sul modo in cui facciamo le cose sarebbero sbagliate.
3. Potrebbe anche dimostrare la teoria del Big Bang
Le onde gravitazionali possono offrire una visione della primissima storia dell’universo, rintracciandole fino alla loro fonte. Come Bruce Allen del Max Planck Institute for Gravitational Physics ha detto alla Reuters: “Le onde gravitazionali possono viaggiare liberamente, fin dai tempi più remoti. Quindi una cosa interessante è che un giorno saremo in grado di vedere come appariva l’universo nei primissimi tempi usando le onde gravitazionali. Questo è ciò che mi ha fatto interessare al settore 25 anni fa”.
4. Ci permetterà di “vedere” molto di più dell’universo
I nostri attuali telescopi non riescono a vedere così lontano nell’universo. Persino il scoperta di Kepler-452b è stato dedotto dal passaggio della sua ombra oltre la sua stella piuttosto che dal vederla. Le onde gravitazionali potrebbero aiutarci a costruire telescopi per raccogliere immagini di parti dell’universo precedentemente fuori dalla nostra portata.
5. Impareremo anche di più sui buchi neri
Il problema dei buchi neri è che per loro stessa natura non emettono luce. Le onde gravitazionali potrebbero essere la risposta. Come dice Allen: “Se due buchi neri orbitano l’uno attorno all’altro, non possiamo vederlo altro che le onde gravitazionali, perché i buchi neri non emettono luce, onde radio, raggi X o altro”.
Il che è utile, perché è la collisione di buchi neri e stelle di neutroni – oggetti davvero pesanti – che crea onde che possono essere misurate qui sulla Terra.
6. E infine... la notizia è stata data da una torta
Se non ritieni che nulla di tutto ciò sia estremamente degno di nota (sul serio, cosa c'è che non va in te?), allora ne farò uno Ultimo appello ai più golosi: la scoperta più significativa in fisica di questo secolo è stata quella commestibile formato.
La dottoressa Erin Ryan, una scienziata associata alla NASA, ha accidentalmente dato la notizia dell'annuncio prima che fosse fatto ufficialmente, in un modo delizioso. Le voci erano già piuttosto forti, ma la conferma da una fonte come questa sembrava confermarle prima dell'embargo. Tuttavia, come ha sottolineato Ryan:
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Immagini: Caltech
