Nella Mantova a ingresso libero, in Piazza Mantegna è prevista una serie di incontri chiamati Lavagne. Davanti ad una vera lavagna e con in mano un gessetto, un fisico, un matematico un uomo di scienza ci tiene una lezione su qualcosa di difficilissimo in modo che anche noi, poveri umanisti, possiamo capire. Oggi, il primo giorno, tocca al ricercatore italiano Andrea Vecchio che lavora al LIGO, il rilevatore laser di onde gravitazionali. In piedi, alto e magro, col gessetto scrive sulla lavagna: GW150914 e comincia a raccontare.
“GW sono le gravitationale waves, i numeri che seguono sono una data scritta nella notazione inglese : lunedì 14 settembre 2015 e aggiungerò alle 11,50 e 45 secondi ora italiana.
Tutti conosciamo la forza gravitazionale che è determinata dalla proprietà che chiamiamo massa. Ogni corpo materiale ha una massa, noi compresi, e ciò che ha una massa si attrae.
Forza veramente speciale la gravità, particolarmente debole, ma non muore mai. Attraversa l’universo per milioni di anni e non muore mai. È quella che fa si che io rimanga attaccato al suolo, la terra giri intorno al sole, l’universo abbia la struttura che ha. Leggete un’altra parola: onde. Un’onda gravitazionale è una radiazione ed è sostanzialmente il modo in cui ogni massa nell’universo notifica a tutte le altre masse nell’universo dove si trova e come si muove. Se io mi sposto dico a ognuno di voi come mi sono spostato. Io genero energia che viene messa nel campo gravitazionale e si propaga alla velocità della luce e comunica a tutte le altre masse dell’universo che dicono “ah, alberto si è spostato, anche io mi devo spostare” . Ma nessuno si sente spostato avanti e indietro e la ragione è molto semplice: queste onde sono estremamente deboli. Il campo gravitazionale è tale per cui ognuno può rilasciare energia attravereso queste onde che si propagano e portano energia e informazione nell’universo. Queste onde cambiano la posizione degli oggetti.
Se volete fare un esperimento dovete avere delle masse che si muovono, un righello, due punti di riferimento e misurare di quanto si muovano le masse. Ma le onde gravitazionali sono così deboli che sulle piccole masse e sulle piccole distanze sono troppo difficili da rilevare.
Einstein nel 1915 scrive la sua formula alla relatività, che non è e=mc2, è un po’ più complessa, e dice la conseguenza della sua teoria è che devono esistere le onde gravitazionali. Poi ci ripensa, si confonde, cambia idea e infine ci ripensa ancora. La gravità senza onde gravitazionali va per aria. Quindi DEVONO esistere, ma fino all’anno scorso, cento anni dopo, ancora nessuno era riuscito ad osservarle. L’osservazione delle onde gravitazionali diventa uno dei test gravitazionali della fisica per decenni per due motivi: uno, per verificare se Einstein avesse ragione o torto. Due: le onde gravitazionali trasmettono informazioni riguardo alle masse che si muovono. Riguardo alle masse, non alla luce. Anche alle masse che non emettono luce. Se osserviamo le onde gravitazionali possiamo osservare l’universo in modo diverso, apriamo completamente una nuova finestra. Il problema è costruire dei regoli supersofisticati per effettuare le misure di queste piccolissime distanze Uno di questi regoli, ce ne sono due, si chiama LIGO e si trova in USA. LIGO entra in funzione il 12 settembre 2015. Io lavoro a LIGO e dirigo un gruppo che deve cercare di capire , se arriva un segnale interessante, cosa è la fisica dopo questo segnale. E io pensavo: ok, ci siamo sfasciati di lavoro per dieci anni e ora troveremo dei segnali spuri, nessuno dei quali è un onda gravitazionale e dopo altri 5 anni così scoprirò che ho buttato via la mia carriera scientifica. Questo lo pensavo sabato 12 settembre 2015.
In America tutti si ricordano dove erano l’undici settembre. Nel mondo della fisica c’è adesso lunedì 14 settembre, alle undici e quarantacinque, tutti si ricordano dove erano a quest’ora e in questo giorno. Io ero appena arrivato in ufficio.
Questa ora in realtà si riconnette ad un evento cosmico avvenuto un miliardo di anni prima: due concentrazioni di massa , un buco nero, 35 masse solari racchiuse in uno spazio grande più o meno come il Veneto e il Trentino, conduceva una specie di danza con un altro da 29 masse solari, a distanza pari alla lunghezza dell’Italia e si muovevano uno intorno all’altro quasi alla velocità della luce. Compiono le ultime orbite e poi si scontrano uno contro l’altro. Durante questa danza finale emettono nel campo gravitazionale una quantità straordinaria di energia nel campo che è maggiore di quella emessa da tutte le stelle di tutte le galassie dell’universo. Questa onda di energia alle 11,50 e 45 secondi colpisce la terra. Nessuno vede un lampo nel cielo, ma l’energia si immette nel campo gravitazionale e cambia la posizione di tutti gli oggetti sulla terra. Ma noi non lo abbiamo notato perché l’energia è debolissima; ma LIGO, questo righello laser, ha misurato uno spostamento di un millesimo della dimensione di un protone. Ecco perché questo esperimento, così difficile, è considerato uno dei grandi trionfi della fisica: GW140915 è la prima onda gravitazionale rilevata nella storia. Queste tracce sono la dimostrazione del fatto che abbiamo “visto” la collisione di due buchi neri. LIGO.
Per la verità ci sono due strumenti, oltre al nostro LIGO ce n’è uno in Louisiana, perchè abbiamo bisogno di vedere che lo stesso segnale, con la sua conformazione, sia rilevato in ognuno dei due stumenti e non sia frutto di uno spostamento locale.
E cosa succede adesso? Abbiamo osservato le onde gravitazionali, abbiamo verificato dopo cento anni la predizione di Einstein, ok. Ma, oltre a questo, se uno osserva onde gravitazionali, osserva un evento cosmico che non si può vedere in nessun altro modo. Quindi riassumendo: 1- le onde gravitazionali esistono; 2- abbiamo scoperto che esistono sitemi binari di buchi neri che non abbiamo mai visto, che non sono visibili, ma adesso li abbiamo rilevati, sappiamo che esistono. Ora possiamo avere una nuova finestra sull’universo.
3- quando dico buchi neri bisogna pensare a degli oggetti straordinari, perchè sono semplici. Einstein dice che esiste questa classe di oggetti che sono tutti uguali, descritti unicamente dalla massa e da quanto velocemente ruotano su se stessi, lo spin. Sono oggetti di matematica, eppure questi oggetti frutto della matematica sono in realtà creati dalla natura che addirittura li crea in coppia. Ne crea così tanti che da quanto ho cominciato a parlare due di questi segnali ci hanno gia colpiti. Nessuno se ne accorto, LIGO è spento, ma di questi oggetti ce ne sono tantissimi e le loro GW continuano a colpirci. È un nuovo modo di fare astronomia, un nuovo modo di osservare l’universo e il sogno è quello di riuscire ad osservare con questo metodo il respiro primo dell’universo in onde gravitazionali, di quando l’universo era giovanissimo e aveva meno di un secondo di vita. LIGO verrà riacceso e ricomincerà ad osservare con ancora maggiore sensibilità nel giro di un mese e non abbiamo la più pallida idea di quello che scopriremo.
art a part of cult(ure) ha fatto una domanda ad Alberto Vecchio: “se abbiamo ben capito, a un livello ancora fantascientifico, intorno a noi ci sono informazioni su ogni oggetto che esiste e si muove nell’universo e il problema è solo di imparare a rilevarlo e a mapparlo?” E la risposta è stata”si, esattamente cosi”.
Cecilia Deni, classe 57, sarda di nascita, vive e lavora come medico di famiglia a Bologna. Lettrice ossessiva, ama restituire il frutto delle letture a chiunque, imprudentemente, si presti ad ascoltare.
