Onde gravitazionali: l’ultimo mistero irrisolto di Einstein

L’annuncio ufficiale della scoperta delle onde gravitazionali dovrebbe arrivare questo pomeriggio alle 16:30 durante una conferenza stampa congiunta che si terrà a Washington e Pisa.

Quella delle onde gravitazionali è l’ultima delle teorie formulate da Einstein rimasta ancora indimostrata e, se ne venisse confermata la scoperta, comporterebbe una rivoluzione nel modo di studiare il cosmo. E, con ogni probabilità, la scoperta si aggiudicherà il Nobel per la fisica.

Quella che è stata definita la “scoperta del secolo” fa parte della teoria di Einstein delle Relatività Generale, nella quale il celebre scienziato ipotizzava la presenza di onde gravitazionali sebbene però, in cent’anni di ricerche, non ne sia mai scovata traccia.

Ma nei libri di scienza e di storia, l’11 febbraio 2016, potrebbe essere una data che gli studenti saranno obbligati a ricordare.

Onde gravitazionali: come sono state scoperte

L’esperimento è condotto da due team, uno italiano e uno americano, e gli esperimenti si chiamano rispettivamente VIGO e LIGO.

L’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) ha collaborato con l’istituto americano Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory e quindi, se la scoperta fosse confermata, parte del merito dovrà essere riconosciuto anche ai ricercatori italiani.

L’esperimento prevede due tubi di 3 (VIGO) e 4 (LIGO) chilometri disposti perpendicolarmente uno rispetto all’altro, cioè a L. In ognuno di questi tubi c’è un raggio laser, riflesso una cinquantina di volte da particolari specchi così da allungarne il percorso.

Se passa un’onda gravitazionale, essa dilata lo spazio in una direzione (uno dei tubi) e lo accorcia nella direzione ortogonale alla prima (per una lunghezza di miliardesimi di miliardesimi di miliardesimi di metro).

Allungando lo spazio, la luce laser quindi impiega più tempo per attraversare uno dei due bracci di VIGO o di LIGO, mentre ne impiega di meno nel braccio ortogonale dove lo spazio si è ristretto. Analizzando con precisione estrema i tempi di anticipo e di ritardo (ed eliminando qualsiasi tipo di disturbo), si riesce a captare l’onda gravitazionale.

Onde gravitazionali: cosa sono e perché sono importanti

Si tratta di temi scientifici molto difficili da comprendere ai non addetti ai lavori, dunque sono necessarie delle semplificazioni che permettano a tutti di comprendere di cosa si stia parlando e perché sia così importante questa scoperta.

Secondo la teoria di Einstein l’universo è permeato dallo spazio-tempo, che è un’unica dimensione. Lo spazio e il tempo insieme creano un piano che potremmo immaginare come una tovaglia. Ora, qualsiasi oggetto che si muova su questa tovaglia crea delle increspature e queste increspature sono proprio ciò che si sta cercando di individuare: le onde gravitazionali.

La difficoltà di captarle consiste nel fatto che noi stessi, muovendoci all’interno dello spazio tempo, creiamo delle onde, interferendo con le rilevazioni.

Basti ricordare che l’annuncio della scoperta delle onde gravitazionali era già stata fatta nel 2014, quando dei ricercatori che lavoravano al telescopio BICEP2 vicino al Polo Sud sostennero di aver trovato prove a favore della loro esistenza. In seguito, con gran disappunto della comunità scientifica, si scoprì che quello che avevano captato erano segnali che arrivavano da polvere cosmica.

La scoperta delle onde gravitazionali è fondamentale perché permette un nuovo approccio allo studio del cosmo. Con le onde gravitazionali si potrà approfondire la conoscenza dell’universo e forse scoprire alcuni grandi misteri che per ora appartengono ancora all’immaginario fantastico, come ad esempio verificare l’esistenza di tunnel spazio-temporali nelle vicinanze dei buchi neri che potrebbero mettere in relazione parti distanti dell’universo o addirittura universi diversi dal nostro, oppure dare la soluzione dei componenti di base dello spazio-tempo secondo la teoria della meccanica quantistica, ancora divisa tra “stringhe”, “brane” o “anelli”.