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La scoperta delle onde Gravitazionali del Big Bang

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Onde dal Big Bang, Nature 17 Marzo 2014

di Paolo Tini Brunozzi

Il 17 Marzo 2014, John Kovac, Professore di Astronomia ed Astrofisica all’Università di Harvard, ha annunciato una grande scoperta. Il radio telescopio BICEP2 ha permesso di vedere delle piccolissime increspature nel fondo a microonde, effetti delle onde gravitazionali prodotte dal Big Bang.

Il fondo a microonde, scoperto da Penzias e Wilson nel 1964, è la traccia “fossile” della grande espansione primordiale che ha dato origine all’Universo. Le microonde sono captabili con un’antenna comune, persino con quella utilizzata per la televisione di casa nostra. Se sintonizziamo il vecchio televisore analogico, quello a tubo catodico, su una banda che non trasmette alcun canale televisivo, parte del segnale che visualizziamo come una nebbia indistinta, proviene proprio dal fondo a microonde (CMB).

Il CMB è rimasto pressoché  imperturbato negli ultimi 13 miliardi e mezzo di anni: da quando materia ed energia radiante si sono disaccoppiate, per evolversi in maniera indipendente l’una dall’altra, questo prezioso documento scritto con i fotoni originati dal Big Bang si è mantenuto quasi inalterato, “diluendo” semplicemente la propria energia a causa dell’espansione dello spazio. Il red shift che ne è conseguito ha reso l’Universo molto più freddo di quanto fosse all’inizio, ma la impronte lasciate dai primi istanti dell’evoluzione del cosmo sono rimaste stabili e leggibili sul CMB, come un documento scritto su pergamena splendidamente conservata.

La scoperta di John Kovac ha davvero dell’incredibile: quelle sottili increspature, quei piccoli vortici scoperti durante l’osservazione della polarizzazione del CMB sono risultati evidenti a due strumenti molto diversi tra loro, il BICEP1 ed il BICEP2, fornendo un riscontro molto attendibile dell’autenticità delle rilevazione.

Nella figura qui in alto, sono visibili le strutture a “vortice” generate nel CMB dal passaggio di onde gravitazionali nella fase inflattiva dell’espansione dell’Universo, iniziata 10-34 secondi “dopo” il Big Bang, osservate dal telescopio in Antartide. Durante questa fase, di breve durata, l’Universo ha subito un’espansione esponenziale che lo ha portato ad accrescere incredibilmente le sue dimensioni e ad appiattire le fluttuazioni quantistiche iniziali, un po’ come un mattarello stende la pasta rendendola omogenea.

La scoperta del Professor Kovac, oltre a fornire una prova indiretta dell’esistenza delle onde gravitazionali, ci parla della quantizzazione della gravità, uno degli aspetti più complessi della fisica perché mette insieme due modelli che non vanno molto d’accordo, la relatività generale di Einstein e la Meccanica Quantistica. Ora abbiamo un indizio molto forte che è corretto parlare di gravità quantistica: alle teorie che trattano la Quantum Gravity è stato dato un principio di realtà!