All’inizio di tutto

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Secondo molti scienziati, la scoperta di ‘onde gravitazionali primordiali‘, i primi fremiti del Big Bang, annuncia l’inizio di una nuova era della fisica. Queste minuscole onde dello spazio-tempo erano state previste dalla teoria della relatività generale formulata da Albert Einstein nel 1916, della quale abbiamo avuto modo di parlare in un precedente articolo, ma finora erano state trovate solo prove indiziarie della loro esistenza. “E’ veramente un passo avanti importante”, dice Andrew Pontzen, un cosmologo dell’University college London non coinvolto nella ricerca. “Apre una nuova era per la cosmologia e per la fisica in generale”. Se confermata porterà ad un premio Nobel.

La scoperta, che non è ancora stata pubblicata in nessuna rivista scientifica, è stata annunciata il 17 marzo dall’Harvard Smithsonian center for astrophisics di Cambridge, nel Massachusetts, ed è frutto dell’esperimento Biceps 2 (Background imaging of cosmic extragalactic polarization) realizzato con un telescopio collocato al polo sud. Una delle ragioni per cui la scoperta di queste onde gravitazionali primordiali è considerata così importante è perché costituisce la prima conferma diretta dell’ipotesi dell’inflazione cosmica. Secondo questa ipotesi, una frazione di secondo dopo il Big Bang, l’universo avrebbe subito un enorme e improvvisa espansione. Se non ci fosse stata questa espansione le onde gravitazionali non sarebbero state abbastanza amplificate da essere rilevabili.

“La cattura di questo segnale è uno degli obiettivi più importanti della cosmologia attuale, ed è il frutto del lavoro di molte persone”, dice John Kovac, anche lui dell’Harvard Smithsonian center for astrophisics che ha coordinato l’esperimento. Le onde gravitazionali primordiali sono state rilevate perché hanno creato nella luce del Big Bang una distorsione chiamata polarizzazione, che è la direzione in cui oscilla un’onda di luce, è invisibile all’occhio umano perché non mostra luminosità e colore. L’esperimento è stato progettato per misurare la polarizzazione della luce del Big Bang, o meglio della radiazione cosmica di fondo, cioè il residuo della radiazione prodotta dal Big Bang che pervade l’universo.

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Il Dark sector lab con il telescopio Biceps 2 e il South pole telescope.

La squadra del Biceps 2 ha passato tre anni ad analizzare il segnale che aveva rilevato prima di annunciarne la scoperta. Ma comunque il segnale sovra essere confermato. “Penso che molte persone guarderanno con occhio critico a questa scoperta”, dice Pontzen. La conferma potrebbe arrivare in agosto, quando il satellite Planck dell’agenzia spaziale europea, che sta cercando lo stesso segnale, annuncerà i suoi risultati. Mentre Biceps 2 ha potuto osservare solo la perte di cielo visibile dal polo sud, il Planck ha mappato tutto il cielo. Se confermerà la presenza e la forza del segnale, i cosmologi avranno a disposizione una straordinaria quantità di dati sulle condizioni dell’universo immediatamente dopo il Big bang. “Saremo in grado di misurare tutto nei minimi particolari per cominciare a capire come funziona la fisica in quelle condizioni estreme”, spiega Pontzen.

La scoperta delle onde gravitazionali primordiali potrebbe anche permettere di capire come interagiscono tra loro due grandi teorie della fisica: la relatività e la meccanica quantistica. Nonostante più di un secolo di tentativi, non è stato ancora possibile dimostrare come possono convivere. Le onde che hanno prodotto il segnale catturato dal Biceps 2 sono frutto di interazioni avvenute ad un livello di energia che mille miliardi di volte superiore a quella che è in grado di produrre l’acceleratore di particelle del Cern di Ginevra. “E’ come trasformare l’intero universo in un esperimento di fisica delle particelle”, dice Hiranya Peiris, una cosmologa dell’University college London. Questa scoperta potrebbe anche aiutare i fisici a unificare le due teorie, producendo quella che qualcuno chiama ‘la teoria del tutto‘, della quale abbiamo avuto modo di parlare con un articolo dedicato.

Il segnale catturato dal Biceps 2 non è facile da cogliere perché mascherato dalle distorsioni causate dal passaggio della luce attraverso ammassi di galassie e le nubi di polvere cosmica della Via lattea. L’unico modo per essere sicuri che si tratta del segnale giusto è che anche altri telescopi e satelliti lo catturino.

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