smoot

Nelle pieghe del tempo. La scoperta dell’Universo neonato

16.00 CHF

George Smoot

  • Curatori: Patrizia Plazzi/Nazzareno Mandolesi
  • Editore: Mondadori
  • Collana: Saggi
  • Anno edizione: 1994
  • Pagine: 300 p. , ill. , Brossura

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Descrizione prodotto

Un articolo di Gargantini Mario (fonte: http://www.tempi.it):

È stato definito il cartografo dell’universo e infatti l’immagine simbolo del premio Nobel per la fisica 2006, che George Smoot ha riproposto al pubblico del Meeting di Rimini lo scorso agosto, assomiglia a una mappa come quelle di forma più o meno ovale che riportano su un piano la superficie quasi-sferica della Terra. Solo che qui non si tratta di continenti ma dell’intero universo, o meglio, della radiazione di fondo a microonde che giunge a noi dalle profondità del tempo e dello spazio. Smoot, che ha condiviso il Nobel con John Mather, inseguiva da tempo l’idea che quella radiazione, scoperta in modo accidentale da Penzias e Wilson nel 1964 e definita come l’eco del Big Bang, nascondesse indizi preziosi per comprendere l’evoluzione dell’universo. Ma negli anni Settanta non era possibile captare il segnale in modo migliore e c’era la generale convinzione che si trattasse di una radiazione completamente uniforme e omogenea: testimone silenziosa di un’espansione iniziata col grande scoppio primordiale e che tuttora spinge e allontana tra loro le galassie. Smoot non si è arreso alle difficoltà tecniche e ha iniziato una serie di esperimenti rocamboleschi, installando sonde su aerei supersonici (come il mitico U2) o su palloni d’alta quota e spingendosi fino al Polo Sud per una serie di campagne osservative; dove ha lavorato con un gruppo di astrofisici italiani tra i quali Marco Bersanelli, col quale tuttora collabora.
I primi risultati di queste indagini hanno rafforzato la convinzione di Smoot che la radiazione fossile non fosse uniforme ma presentasse delle impercettibili increspature (più precisamente, delle anisotropie), delle pieghe (come recita il titolo del suo libro Nelle pieghe del tempo) o, se preferite, delle rughe che segnavano i lineamenti di un universo bambino, impegnato nella poderosa impresa di dar vita ai corpi celesti. C’è voluta comunque tutta la sua determinazione per convincere la Nasa a spingere l’esplorazione spaziale così indietro nella storia cosmica; e finalmente nel 1989 ecco pronto al lancio il satellite Cobe (Cosmic Background Explorer), equipaggiato con gli strumenti adatti per rivelare anche piccolissime variazioni di temperatura nel fondo di microonde. Cobe non ha tradito le aspettative, dando una risposta che, quindici anni dopo, si è colorata di Nobel. Smoot però non si è lamentato del ritardo. Lui stesso nel 1992, mentre dai dati di Cobe emergevano le prime conferme, continuava a rivedere i calcoli e stressava letteralmente tutto il suo staff per arrivare alla massima precisione possibile. Da cartografo molto esigente, non sopportava l’idea di lasciare anche solo qualche punto non ben definito; tanto da mettere in palio viaggi premio per chi avesse scovato il più piccolo errore. Ma non si è fatto avanti nessuno. Del resto, non era solo questione di pignoleria. Smoot si rendeva conto che quei numeri contenevano molto di più di quanto si vedeva. Rimandavano a un livello più fondamentale ed era proprio questo aspetto che lo aveva sempre intrigato: «La scienza soddisfa il mio bisogno di cercare qualcosa di fondamentale nella natura».
Ed è così che Stephen Hawking, il fisico in sedia a rotelle che ha sbancato le classifiche col suo Dal Big Bang ai buchi neri ma non è ancora salito sul podio dell’Accademia delle scienze svedese, ha salutato l’impresa di Cobe come «la più grande scoperta del secolo, se non di tutti i tempi».
Perché è così importante ciò che ha scoperto Cobe?
Il valore di quella scoperta è che ora abbiamo uno strumento per guardare le primissime fasi dell’universo e capire i fenomeni che hanno dato origine alle galassie. È importante andare così indietro nel tempo e poter rappresentare quello che troviamo: è come vedere la foto di un embrione a poche ore dal concepimento; qui però è l’embrione dell’universo, cioè dello spazio e del tempo e di tutto ciò che osserviamo oggi. Se guardiamo una foto dello spazio ultra profondo, come quelle che ci ha inviato il telescopio spaziale Hubble, vediamo alcune stelle e moltissime galassie. La domanda è: come mai sono così tante, come si sono formate, come erano tredici miliardi di anni fa? L’universo nei suoi primi istanti era molto più piccolo di quanto riusciamo a immaginare; ma proprio per questo la meccanica quantistica è adatta alla sua descrizione. È quello che ha fatto Hawking, che ha indicato le microscopiche fluttuazioni quantistiche come fattore scatenante di tutto; ho discusso molto con lui, del suo modello che spiegherebbe come l’universo sia iniziato dal nulla: ma non ci sono ancora prove convincenti in proposito. A me interessa di più capire se, dopo le prime fluttuazioni, l’universo si è espanso bruscamente; se c’è stata una “inflazione” di spazio-tempo, secondo quanto sostiene la teoria detta appunto inflazionaria; e se le galassie sono il risultato del dilatarsi di quelli fluttuazioni. L’idea delle piccole increspature del fondo cosmico ci avvicina alla spiegazione: solo con l’idea delle pieghe che alterano la tranquilla uniformità iniziale del cosmo si può capire come la materia si sia illuminata e come si siano messi in moto quei sistemi destinati a diventare galassie. Il bello è che non è più soltanto un’idea: è diventata una fotografia, ricca di dettagli e di informazioni. Rappresentare una situazione su una mappa è per noi più familiare; il nostro occhio ridiventa protagonista, come in tanti secoli di osservazioni: possiamo “vedere” l’universo e seguire la sua evoluzione.
Dopo queste scoperte, cosa cambia nella nostra visione dell’universo? Quali altri problemi restano aperti?
Oggi in cosmologia abbiamo il cosiddetto modello standard, un ottimo quadro interpretativo che può spiegare il 5 per cento dell’universo, una percentuale non trascurabile. In base ad esso, una volta stabilito cosa c’era all’inizio, possiamo fare delle previsioni e tentare di rispondere a otto grandi questioni: quattro relative a qualcosa che c’è (“perché è così?”) e quattro a qualcosa che non c’è (“perché non c’è?”). La prima domanda è se c’è stata effettivamente l’inflazione e cos’è, per quanto tempo si è sviluppata, come in essa si sono delineati i primi attori dell’universo. Alcune di esse sono particolarmente sconvolgenti. Ad esempio possiamo chiederci: siamo in un universo con tre dimensioni dello spazio e una del tempo, o è il nostro senso comune che ci inganna impedendoci di disegnare modelli con sei, sette e anche più dimensioni? E ancora. Ci sono tracce ancora da rivelare, altri “fossili” dell’universo neonato? Ci sono forze addizionali, magari esotiche e diverse da quelle che siamo abituati a considerare e che possono avere avuto un ruolo nello sviluppo della materia e dell’energia oscura? Infine, quelle che chiamiamo costanti fondamentali della natura (come la costante di gravitazione o la velocità della luce) sono veramente costanti? Le evidenze sperimentali finora dicono di sì, ma alcuni modelli cosmologici potrebbero richiedere una loro variazione nel tempo. Per tutti questi problemi lo studio accurato delle prime fasi dell’universo è decisivo. E l’impegno in questo della comunità scientifica è notevole: dopo Cobe c’è stato il satellite WMap che ha aumentato la precisione della nostra “mappa”; ma sarà essenziale il contributo della missione Planck, che partirà nel 2008 e ci permetterà di ottenere misure delle disuniformità del fondo cosmico con una precisione e una sensibilità straordinarie.
Quando ha iniziato a studiare fisica immaginava di potersi spingere così indietro nel tempo e di poter scoprire fenomeni così fondamentali?
Dovrei rispondere “of course”! In realtà mi è sempre piaciuto cercare di capire come funzionano le cose, quali sono i meccanismi di base dei fenomeni naturali. Quando poi ho iniziato a occuparmi di cosmologia, mi ha incuriosito il fatto che l’universo all’inizio sembra essere così semplice, quasi alla portata di tutti: un universo per principianti. Ciò che stimola il mio interesse è cercare di scoprire cosa c’è dietro quella semplicità, ideare strumenti che permettano di indagare livelli più profondi della natura, rivelare strutture e comportamenti sempre più fondamentali.
La cosmologia è una scienza ambiziosa: studia l’universo nella sua totalità, praticamente tutto. D’altra parte il lavoro del cosmologo è concentrato su dei particolari a volte molto sottili, come nel caso della vostre misure. Come vive questa dualità?
La cosa entusiasmante in cosmologia è che si studiano le cose più piccole e più lontane che poi diventano le più grandi, come le galassie, e le più vicine, come il nostro Sole. Quelle che all’inizio sono solo impercettibili increspature poi diventano i dominatori della scena cosmica. Mi ha sempre stupito questo contrasto: come dallo studio delle cose più piccole si possano capire le più grandi. È come disporre di un gigantesco microscopio che ingrandisce tutto; solo che qui l’ingrandimento è di proporzioni esagerate; e non si limita ad amplificare il particolare ma ci consente di riformulare il quadro generale, di raccontare una storia, che va dalle piccole fluttuazioni di densità fino all’incessante movimento delle galassie e al loro raggrupparsi in giganteschi ammassi. Quello che continua a sorprendermi è che l’uomo, un piccolo puntino nell’universo, possa abbracciare con uno sguardo tutto l’insieme.
Il momento della scoperta è un’esperienza vertiginosa per uno scienziato. Ma cosa si prova quando la scoperta, invece, non arriva?
C’è un misto di sentimenti. Quando fai un esperimento e arrivi a un risultato chiaro, è un momento di grande entusiasmo: si spalanca un mondo di conoscenza, si ha la conferma di molte cose che si erano solo ipotizzate. Ma anche non scoprire niente può essere utile e interessante. Ricordo sempre l’espressione del mio eclettico maestro Luis Alvarez quando, durante le sue ricerche di egittologia, non trovò una stanza che cercava all’interno di una piramide; interpellato sulla mancata scoperta rispose: «Ho scoperto che non ci doveva essere nessuna stanza».
Qual è il ruolo della fortuna e del caso nella ricerca scientifica?
Come qualcuno ha detto, nella scienza “il caso favorisce una mente preparata”. Nella storia della cosmologia tanti esempi lo documentano ma il più eloquente è quello di Penzias e Wilson; la scoperta era imprevista ma il loro lavoro era impostato in modo da renderla possibile e molti aspetti della loro attività erano appropriati: avevano un ottimo ricevitore, le condizioni di osservazione erano quelle giuste. Sono stati fortunati, ma stavano facendo un ottimo lavoro. Se ci pensa, è così nella vita di ognuno di noi: parliamo di “caso”, ma quante cose accadono solo se siamo attenti e pronti a riconoscere la realtà?
Nel suo libro ha scritto che «il Big Bang a un’indagine ravvicinata sembra finemente orchestrato». Pensa che questo suggerisca uno speciale orientamento dell’universo all’uomo?
Certo colpisce la singolare combinazione di fattori che sembrano appositamente calibrati per arrivare al cosmo e a noi che oggi lo possiamo osservare in modo così dettagliato. Ma è un equilibrio delicato e dobbiamo essere molto cauti nello stabilire che da alcune condizioni necessariamente derivi un dato scenario. Mi vengono in mente quei pittoreschi laghetti nelle valli italiane dove tutto nell’ecosistema circostante sembra progettato esattamente per loro; ma poi, un’estate molto calda ne provoca l’evaporazione e ogni corrispondenza svanisce. Così l’universo è insieme pieno di oggetti molto specifici, diversi ma ben armonizzati tra loro; e nello stesso tempo specificità e armonia non sono assicurate in modo stringente da un meccanismo scientificamente calcolabile. Nondimeno i dati che i nostri strumenti raccolgono ci mostrano un universo sempre più vario e interessante. Basta pensare alla nostra stessa esistenza: la probabilità che io esista nell’universo sconfinato è praticamente zero, però io esisto; come pure la probabilità che ci sia un altro simile a me è alta, ma io sono io.

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