Nel 1916 Albert Einstein dedusse l’esistenza di alcuni fantasmi dalle dimensioni così piccole che nessuno avrebbe mai immaginato di rilevare: 1 millesimo del diametro di un protone. Questi strani fantasmi nascevano dalla sua teoria formulata un anno prima chiamata relatività generale e divennero noti fra gli addetti ai lavori con il nome di onde gravitazionali.
Per analogia, consideriamo un fenomeno noto a tutti come quello prodotto dal classico sasso che cade nello stagno. Le onde che vediamo sulla superficie dell’acqua sono la manifestazione visiva della modifica dei valori di alcune proprietà locali del fluido i quali oscillano intorno a valori di equilibrio e la sorgente che crea le onde è data dal sasso che perturba la condizione di equilibrio dell’acqua.
In questo caso è facile vedere il fenomeno con i propri occhi e anche ricrearlo semplicemente in natura o in laboratorio.
Allo stesso modo anche nel caso delle onde gravitazionali si ha bisogno di un sasso che funga da sorgente, in questo caso si tratta di masse, ma il problema è che le masse in gioco devono essere così grandi che non è possibile pensare di riprodurre il fenomeno sulla Terra. Anzi, addirittura la stessa massa del nostro pianeta sarebbe praticamente troppo piccola, paragonabile a un microscopico pulviscolo che tocca la superficie dello stagno e che non è in grado di produrre alcuna onda visibile sul pelo dell’acqua.
Immaginate dunque di aver formulato l’esistenza di questa nuova entità fisica a cui avete dato il nome di onda gravitazionale: chi potrebbe credere senza prove che esista un’onda dalle dimensioni mille volte più piccole del diametro del protone per di più originata da masse incredibilmente enormi? Avreste bisogno innanzitutto del sasso giusto per creare il fenomeno, ma anche e soprattutto di un occhio in grado di rilevare delle variazioni di dimensioni subatomiche.
Ebbene, negli anni ‘60 si cominciò a ipotizzare la costruzione di una trappola che potesse catturare o, per dirla in altro modo, di un occhio in grado di vedere e fotografare questi fantasmi ipotizzati da Einstein all’inizio del Novecento. Nel 1967 Rainer Weiss del MIT pubblicò l'analisi per l'utilizzo di un interferometro laser per tale scopo e iniziò la creazione di un relativo prototipo. Fu però molti anni dopo, nel 2002, che si iniziò la costruzione della vera trappola a cui fu dato il nome di LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), un rivelatore interferometrico di onde gravitazionali basato sull’utilizzo del laser che iniziò a operare nell’agosto dello stesso anno. La trappola era pronta, ma si decise di raffinare il suo funzionamento per migliorarne la sensibilità giungendo ad un punto stabile solo nel 2015.
Una volta costruita la trappola ci voleva almeno un sasso in grado di scatenare i fantasmi da fotografare tramite LIGO e per fortuna uno di questi era già caduto nello stagno dell’Universo 1,3 miliardi di anni fa. Mentre la vita sulla Terra si era già formata e il regno delle piante, quello degli animali e quello dei funghi si erano già separati, in una determinata area dell’Universo, due buchi neri, ciascuno con una massa circa 30 volte quella del nostro Sole, erano collassati in un unico buco nero dando origine a delle onde gravitazionali che sarebbero giunte sul nostro pianeta dopo un viaggio appunto di 1,3 miliardi di anni. Ciò che LIGO fotografò il 14 settembre 2015 era esattamente quello che Einstein aveva predetto 100 anni prima che sperimentalmente si potesse rilevare e misurare attraverso l’incredibile trappola costruita con gli sforzi e l’ingegno di centinaia di persone.
Questa storia ci consente di sfatare alcuni miti legati alla Scienza e al pensiero scientifico. La Scienza vive di misteri, è in grado di ipotizzare fenomeni che non riesce a spiegare e crea in continuazione entità misteriose al pari dei fantasmi. Quello che distingue la Scienza da tutto il resto delle altre discipline è che non si dà pace fino a quando non è in grado di provarne l’esistenza.
«Mi piacerebbe vedere la faccia di Einstein se potesse leggere questo articolo[1] che abbiamo prodotto.
Lui sarebbe stato stupito esattamente come noi perché è una meravigliosa prova che tutto di questa incredibile teoria è nelle sue equazioni.» commenta[2] Rainer Weiss trionfalmente in un video in cui si annuncia la conferma dell’esistenza delle onde gravitazionali e prosegue: «Per me è un miracolo che è avvenuto, il pensiero dell'uomo e anche tutta l'eleganza non solo nella teoria ma anche nell'esperimento, voglio dire, questo è uno sforzo umano di cui, penso, ognuno nel mondo dovrebbe essere fiero».
Per approfondire l’argomento consiglio di visionare un video[3] in cui si spiega il funzionamento di LIGO attraverso l’uso dei LEGO e anche un altro video[4] che riassume in pochi minuti l’impresa, ma non solo. Suggerisco di spendere del tempo per vedere soprattutto la prima[5] e la seconda[6] parte della conferenza stampa che si è tenuta l’11 febbraio 2016 e in cui si è dato l’annuncio di questo incredibile risultato. Oltre all’imponente lato scientifico si potrà apprezzare anche il lato umano dietro questo grande evento, la Scienza è fatta da uomini e donne, e di questo dobbiamo essere fieri.
Per analogia, consideriamo un fenomeno noto a tutti come quello prodotto dal classico sasso che cade nello stagno. Le onde che vediamo sulla superficie dell’acqua sono la manifestazione visiva della modifica dei valori di alcune proprietà locali del fluido i quali oscillano intorno a valori di equilibrio e la sorgente che crea le onde è data dal sasso che perturba la condizione di equilibrio dell’acqua.
In questo caso è facile vedere il fenomeno con i propri occhi e anche ricrearlo semplicemente in natura o in laboratorio.
Allo stesso modo anche nel caso delle onde gravitazionali si ha bisogno di un sasso che funga da sorgente, in questo caso si tratta di masse, ma il problema è che le masse in gioco devono essere così grandi che non è possibile pensare di riprodurre il fenomeno sulla Terra. Anzi, addirittura la stessa massa del nostro pianeta sarebbe praticamente troppo piccola, paragonabile a un microscopico pulviscolo che tocca la superficie dello stagno e che non è in grado di produrre alcuna onda visibile sul pelo dell’acqua.
Immaginate dunque di aver formulato l’esistenza di questa nuova entità fisica a cui avete dato il nome di onda gravitazionale: chi potrebbe credere senza prove che esista un’onda dalle dimensioni mille volte più piccole del diametro del protone per di più originata da masse incredibilmente enormi? Avreste bisogno innanzitutto del sasso giusto per creare il fenomeno, ma anche e soprattutto di un occhio in grado di rilevare delle variazioni di dimensioni subatomiche.
Ebbene, negli anni ‘60 si cominciò a ipotizzare la costruzione di una trappola che potesse catturare o, per dirla in altro modo, di un occhio in grado di vedere e fotografare questi fantasmi ipotizzati da Einstein all’inizio del Novecento. Nel 1967 Rainer Weiss del MIT pubblicò l'analisi per l'utilizzo di un interferometro laser per tale scopo e iniziò la creazione di un relativo prototipo. Fu però molti anni dopo, nel 2002, che si iniziò la costruzione della vera trappola a cui fu dato il nome di LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), un rivelatore interferometrico di onde gravitazionali basato sull’utilizzo del laser che iniziò a operare nell’agosto dello stesso anno. La trappola era pronta, ma si decise di raffinare il suo funzionamento per migliorarne la sensibilità giungendo ad un punto stabile solo nel 2015.
Una volta costruita la trappola ci voleva almeno un sasso in grado di scatenare i fantasmi da fotografare tramite LIGO e per fortuna uno di questi era già caduto nello stagno dell’Universo 1,3 miliardi di anni fa. Mentre la vita sulla Terra si era già formata e il regno delle piante, quello degli animali e quello dei funghi si erano già separati, in una determinata area dell’Universo, due buchi neri, ciascuno con una massa circa 30 volte quella del nostro Sole, erano collassati in un unico buco nero dando origine a delle onde gravitazionali che sarebbero giunte sul nostro pianeta dopo un viaggio appunto di 1,3 miliardi di anni. Ciò che LIGO fotografò il 14 settembre 2015 era esattamente quello che Einstein aveva predetto 100 anni prima che sperimentalmente si potesse rilevare e misurare attraverso l’incredibile trappola costruita con gli sforzi e l’ingegno di centinaia di persone.
Questa storia ci consente di sfatare alcuni miti legati alla Scienza e al pensiero scientifico. La Scienza vive di misteri, è in grado di ipotizzare fenomeni che non riesce a spiegare e crea in continuazione entità misteriose al pari dei fantasmi. Quello che distingue la Scienza da tutto il resto delle altre discipline è che non si dà pace fino a quando non è in grado di provarne l’esistenza.
«Mi piacerebbe vedere la faccia di Einstein se potesse leggere questo articolo[1] che abbiamo prodotto.
Lui sarebbe stato stupito esattamente come noi perché è una meravigliosa prova che tutto di questa incredibile teoria è nelle sue equazioni.» commenta[2] Rainer Weiss trionfalmente in un video in cui si annuncia la conferma dell’esistenza delle onde gravitazionali e prosegue: «Per me è un miracolo che è avvenuto, il pensiero dell'uomo e anche tutta l'eleganza non solo nella teoria ma anche nell'esperimento, voglio dire, questo è uno sforzo umano di cui, penso, ognuno nel mondo dovrebbe essere fiero».
Per approfondire l’argomento consiglio di visionare un video[3] in cui si spiega il funzionamento di LIGO attraverso l’uso dei LEGO e anche un altro video[4] che riassume in pochi minuti l’impresa, ma non solo. Suggerisco di spendere del tempo per vedere soprattutto la prima[5] e la seconda[6] parte della conferenza stampa che si è tenuta l’11 febbraio 2016 e in cui si è dato l’annuncio di questo incredibile risultato. Oltre all’imponente lato scientifico si potrà apprezzare anche il lato umano dietro questo grande evento, la Scienza è fatta da uomini e donne, e di questo dobbiamo essere fieri.
