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Teoria standard del big bang e delle onde gravitazionali

Pasadena, 10 feb – Combinando i dati raccolti della missione spaziale Planck dell’Agenzia spaziale europea (Esa) cofinanziata dalla Nasa, con quelli dell’osservatorio terrestre in Antartide BICEP2/Keck, ambedue focalizzati sull’indagine della radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB), ricercatori del Jet propulsion laboratory (Jpl) di Pasadena, in California, non hanno trovato alcuna evidenza della presenza di onde gravitazionali.

Per quanto possa apparire esotica sia la ricerca che la sua conclusione, la predizione delle onde gravitazionali è fondamentale e parte integrante della teoria del big bang, cioè della violentissima espansione dell’universo nei suoi primi istanti di vita – la cosiddetta “inflazione” – durante cioè una piccolissima frazione di secondo seguente appunto al big bang. Per converso, la loro eventuale assenza rischia di mettere in dubbio l’intero impianto teorico del modello standard della fisica e in particolare della riconciliazione della teoria della relatività generale di Einstein con la meccanica quantistica, che trova proprio nella teoria quantistica delle interazioni gravitazionali un punto di grande difficoltà.

Non è un problema da poco, perché il modello standard della fisica, insieme alla relatività generale, a partire dal big bang pretendono di rappresentare l’intera costruzione dell’universo come lo conosciamo. Inclusa la famosa “particella di Dio”, quel bosone di Higgs sulla cui presunta scoperta è stato perfino e assai frettolosamente assegnato il premio Nobel per la fisica 2013, per poi essere messa seriamente in discussione.

In realtà, secondo un metodo scientifico apparentemente impeccabile, la ricerca dei fisici del Jpl ha potuto stabilire un “limite superiore” alla quantità di onde gravitazionali, non escludendole in linea di principio ma riducendone assai la soglia di intensità alla quale possono essere rilevate. Quello che è emerso è infatti che tutta la parte significativa della radiazione polarizzata rilevata dagli strumenti terrestri a singola frequenza di BICEP2/Keck, precedentemente (e, di nuovo, frettolosamente) attribuita alla CMB, è in realtà dovuta all’emissione elettromagnetica dalle polveri interstellari residenti nella nostra galassia, la Via Lattea. In pratica, si cercava qualcosa di molto lontano nello spazio e nel tempo, invece si è trovato qualcos’altro molto vicino (in termini astrofisici) sia nello spazio che nel tempo.

Questa vicenda è in realtà solo l’ultimo atto di una crisi profonda, sebbene raramente ammessa, della fisica contemporanea che, piaccia o meno, non ha compiuto significativi passi in avanti da molte decine di anni, mentre le contraddizioni e i misteri si infittiscono: dalla inspiegabile espansione accelerata dell’universo, che in realtà dovrebbe essere decelerata in base alla forza di gravità che – come tutti sanno – è soltanto attrattiva, alla elusività della materia oscura e dell’energia oscura (che, insieme costituirebbero l’86% della massa dell’universo e il 96% della sua energia), alle crescenti evidenze che le reazioni di decadimento nucleare non sarebbero completamente casuali ma seguirebbero oscillazioni relativamente regolari, infine (per farla breve) il continuo rimando – da ormai oltre mezzo secolo – di trent’anni in trent’anni dell’orizzonte al quale la fusione nucleare finalmente produrrà molta più energia di quella immessa per consentire i relativi processi, mentre finora non ha dimostrato di poter produrre un solo Watt in eccesso. Nel frattempo, teorie alternative al modello standard, relativamente più semplici e confermabili attraverso esperimenti decisamente meno giganteschi e costosi, non ricevono anche lontanamente la dovuta considerazione.

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Virgo, interferometro per le onde gravitazionali

Può essere infine lecito chiedersi, in relazione alle evidenze scaturite dalla ricerca oggetto di questo articolo, quale sarà il destino di Virgo, l’enorme interferometro sepolto dal 2003 nella campagna pisana e destinato proprio alla rilevazione delle onde gravitazionali, finanziato dall’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) e dai francesi del Cnrs.

Francesco Meneguzzo

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