Onde gravitazionali: Einstein aveva ragione

Nel 1916, Albert Einstein pubblicò quella che è forse la sua teoria più famosa, la Teoria della Relatività Generale. Oggi, nel 2016, esattamente cento anni dopo, a Washington un annuncio epocale. Gli astronomi Usa che lavorano all'esperimento LIGO, (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), hanno annunciato di aver ottenuto il proprio risultato. Le onde gravitazionali sono state finalmente rilevate, la prova diretta della loro esistenza rivoluzionerà in assoluto il mondo della fisica. Come il Bosone di Higgs, anche questo particolare tipo di onda ha rappresentato fino ad oggi un tassello mancante, qualcosa di vero solo nella teoria.

Cosa sono le Onde Gravitazionali?

Si tratta di un concetto per nulla semplice da spiegare, perciò partiremo da un esempio pratico. Immaginate di trovarvi sulla riva di uno stagno e di lanciare un sasso nel bel mezzo della pozza d'acqua. Pian piano, dal punto in cui la massa accelerata del sasso ha toccato l'acqua inizieranno a propagarsi piccole onde concentriche che, col tempo, giungeranno fino a riva. Bene. Spostiamoci nell'Universo: immaginiamo che lo "spazio-tempo" sia lo stagno e il sasso che colpisce l'acqua sia in realtà un evento ad alta energia, come lo scontro tra due buchi neri o la fusione tra due stelle pulsar. Le onde generate dall'evento si chiamano onde gravitazionali: queste si muovono alla velocità della luce e si propagano per lo spazio-tempo deformandolo. E' ancora troppo complicato, ce ne rendiamo conto, ma è davvero difficile renderlo più semplice di così, almeno per noi. Per questo vi proponiamo un breve video che prova a spiegare la cosa in modo semplice con l'aiuto delle immagini.

L'ultima volta che se ne è parlato era il 2014, quando un gruppo di astrofisici impegnati nella gestione di un esperimento denominato BICEP-2 si dissero convinti di aver trovato traccia delle onde gravitazionali generatesi dal Big Bang, ma si rivelò tutto un gran fiasco. Quello che i nostri avevano rivelato era, sostanzialmente, un disturbo dei loro strumenti. Fino ad ora, dell'esistenza delle onde gravitazionali abbiamo solo avuto delle indicazioni indirette. Avere la capacità di rilevarle in maniera diretta avrebbe una serie sconfinata di risvolti. Non solo finalmente avremmo la prova della loro esistenza, ma soprattutto avremmo uno strumento fondamentale per indagare il primo periodo di vita dell'universo quando aveva meno i 400 000 anni, un neonato insomma.  Quel periodo è, infatti, tutt'ora oscuro. L'universo era allora un ammasso denso, talmente denso che neppure la luce era in grado di uscirne fuori. Le onde gravitazionali, però, si ed esistevano già allora. Studiarle potrebbe essere la "chiave di volta", dell'universo, la macchina del tempo in grado di portarci indietro fino al giorno in cui tutto ebbe inizio.  Allo stato attuale, tuttavia, è assai improbabile che con gli strumenti in mano alla scienza sia possibile individuare un segnale dalle origini così antiche.

Da quanto va avanti la caccia?

Potremmo dire che, a partire dal momento in cui fu ipotizzata la loro esistenza, è stata una corsa continua alla progettazione, allo sviluppo ed all'implementazione di tecnologie sempre più complesse e sensibili allo scopo di rilevare le perturbazioni dello spazio-tempo. È incredibile quanto sia difficile "vedere" qualcosa che, in realtà, abbiamo ormai la certezza che esista. Raggiungere il risultato che stiamo ancora celebrando ha necessitato lo sforzo congiunto di numerosi stati. La collaborazione di successo ha visto la sinergia tra gli nterferometri  del progetto americano LIGO, che ha di fatto rilevato il segnale incriminato, e l'italiano VIRGO, situato nelle campagne intorno a Pisa. Entrambi gli strumenti hanno scrutato il cielo tra il 2007 ed il 2011 alla ricerca di quel "qualcosa" che avrebbe cambiato la storia. Adesso, dopo un lungo periodo di inattività, entrambi hanno subito e continuano a subire importanti aggiornamenti: le nuove implementazioni li renderanno 10 volte più sensibili.

Il 14 Settembre 2015, giorno reale della scoperta, è nata l'Astronomia delle Onde Gravitazionali. Ci troviamo dinanzi ad un evento epocale che completa il puzzle disegnato da Einstein all'inizio del Novecento, ma solo per rendere più avvincenti le nuove sfide della fisica che beneficerà di presupposti ancora più solidi per proseguire nell'indagine della storia dell'Universo.

Per approfondire:

qui c'è una visione d'insieme della scoperta trattata dalla rivista scientifica Physical Review Letters e, per i più coraggiosi, qui potete trovare la pubblicazione scientifica vera e propria. Per essere costantemente informati sull'evoluzione della faccenda ecco il profilo Twitter di EGO-VIRGO