“La Natura è costituita in modo che sia logicamente possibile formulare leggi così fortemente determinate che nell’ambito di tali leggi ricorrano solo costanti razionalmente determinate in modo completo”(Albert Einstein). È l’Eco della Creazione. È la prima scoperta significativa del XXI Secolo e nella storia dell’umanità, dalla Relatività di Albert Einstein (confermata!) e dal Bosone di Higgs. Stavolta il tuffo della Fisica e della Cosmologia è alle origini dello spazio e del tempo. La mappa della Radiazione Cosmica Primordiale (CMB) era stata significativamente battezzata la “foto dell’universo neonato”, ma quella presentata al mondo Lunedì 17 Marzo 2014, alle 17 ore italiane, da John Kovac, cosmologo della Harvard University (www.harvard.edu/) e dal team dell’esperimento BICEP2, è piuttosto l’equivalente di un test di intelligenza. Il primo segnale possibile che qualcosa è accaduto “prima e dopo” il Big Bang. Ecco le impronte che il telescopio antartico BICEP2 ha rilevato debolmente impresse sotto forma “modi B” sul segnale in polarizzazione del Fondo Cosmico a Microonde. Ecco le tracce del primissimo vagito-evento nella storia del nostro Universo, avvenuto nel preciso istante di 10 alla meno 35 secondi “dopo” il Big Bang. Ecco l’Inflazione superluminare, la pazzesca accelerazione dello spaziotempo creato da DIO. L’eco dei primissimi istanti di vita dell’Universo è stata catturata dall’esperimento americano BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization). L’annuncio è stato dato, prima in un seminario alle ore 15:45 di oggi e poi in una conferenza stampa alle ore 17, dall0Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, una delle numerose istituzioni scientifiche coinvolte nel progetto, da parte del team guidato da John Kovac. BICEP2, un telescopio posizionato in Antartide, avrebbe osservato indirettamente le onde gravitazionali emesse durante il periodo dell’Inflazione nei primissimi istanti dopo il Big Bang, grazie ad una particolare impronta lasciata da queste sui fotoni del fondo cosmico a microonde. La scoperta potrebbe confermare definitivamente la Teoria dell’Inflazione che prevede un’espansione vertiginosa del nostro Universo subito dopo il Big Bang, e spiegare perché l’Universo è così uniforme da un punto all’altro oggi distant miliardi di anni luce. L’osservazione delle onde gravitazionali primordiali, anche se indiretta, è un’ulteriore prova dell’esistenza di questo tipo di segnali che gli scienziati sperano di osservare in maniera diretta con esperimenti come VIRGO dell’Infn e del Cnrs francese, sito a Cascina (Pisa) o l’americano LIGO. “Si tratta di un risultato di grande rilevanza, perché al contempo è una prova indiretta dell’esistenza delle onde gravitazionali predette dalla Teoria della Relatività Generale di Einstein e che l’Infn conta di poter rivelare direttamente a VIRGO – rivela Antonio Masiero, vicepresidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – e, ancor più rilevante, la prima evidenza dell’Inflazione primordiale, l’espansione esponenziale dell’Universo frazioni di miliardesimi di miliardesimi di miliardesimi di secondo dopo il Big Bang, che ha deciso le dimensioni dello spazio e del tempo dell’intero nostro Universo”. La febbrile attesa era tale che il povero server di streaming, al quale scienziati da tutto il mondo hanno provato a collegarsi per seguire l’annuncio in diretta webcast, non ha retto all’emozione elettromagnetica! Ma i computer civili dei ricercatori sembrano avere tutte le carte in regola, Pace sulla Terra permettendo, per reggere i dati presentati. La significatività statistica del risultato scientifico di Harvard, stando ai due articoli appena pubblicati in anteprima mondiale, “è superiore a 5 sigma”. Insomma, è la madre di ogni scoperta. È un successo da Nobel. Se effettivamente è la vera misura, e non il frutto di un errore sistematico, è un risultato eccezionale inatteso che sta lasciando quasi tutti a bocca aperta. Per cercare di comprenderne la reale portata, bisogna inquadrare correttamente la Storia dell’Universo, ripercorrendo alcune delle tappe principali di quest’avvincente avventura scientifica. Dal Big Bang a oggi ci separano circa 14 miliardi di anni, ma il “fatto” focale che ha condotto all’immenso risultato della scoperta delle onde gravitazionali primordiali che dal punto di vista scientifico, se verrà confermato, ha implicazioni paragonabili, se non addirittura superiori, a quelle della scoperta del Bosone di Higgs, è molto più semplice. L’evento, degno di un’avventura di Henry Potter, compie proprio nel 2014 esattamente 50 anni e muove i suoi primi passi non tra i ghiacci antartici, bensì sulla cima della dolce collinetta di Crawford, appena 116 metri di quota, nella contea di Monmouth nel New Jersey (Usa). È lì che i due ricercatori dei Bell Laboratories, Arno Penzias e Robert Wilson, inseguendo l’origine di uno strano rumore di sottofondo nel segnale della grande antenna a forma di tromba sensibile alle microonde, installata sulla cima del colle, compiono la più grande scoperta di sempre. Correva l’anno 1964 quando i due giovani astrofisici, ascoltando i colleghi di Princeton presentare le loro ipotesi sulla radiazione di corpo nero nel fondo cosmico, hanno l’intuizione vincente li condurrà nel 1978 al Premio Nobel per la fisica. Quel fruscio che sporca le loro ricezioni è sì di fondo, ma non è un rumore, bensì la dolce melodia dell’Universo primordiale. È il Segnale dei segnali dopo i Dieci Comandamenti incisi dal dito di DIO sulle famose Tavole della Legge di Mosè. È l’Evento degli eventi dopo la discesa sulla Terra del Figlio di DIO, Gesù di Nazareth. È, con la esse maiuscola, il primo Segnale elettromagnetico possibile emesso dal nostro Universo bambino. Viaggia alla velocità della luce, indisturbato, da quasi 14 miliardi di anni, e per la precisione da 380mila anni dopo il Big Bang. Ossia, dall’istante in cui i nuclei e gli elettroni, combinandosi, hanno dato origine agli atomi, spalancando così la finestra fotonica che ha reso l’Universo trasparente. E prima del Big Bang? Se prima “tutto” era opaco, quel limite dei 380mila anni non rappresenta per definizione che un muro invalicabile. Lo è per le onde elettromagnetiche. Ma immerse in quel segnale potrebbero esserci le tracce di quanto accaduto in precedenza, dal Tempo Zero (se c’è mai stato!) in poi. E, infatti, come scoperto dal satellite COBE all’inizio degli anni Novanta del XX Secolo, regalando ai suoi scienziati ideatori, John Mather e George Smoot, l’altro doppio Nobel per la fisica, la radiazione di fondo cosmico a microonde (CMB) si rivela anisotropa, cioè pervasa da impercettibili fluttuazioni in temperatura, la cui distribuzione, rilevata in modo sempre più preciso da esperimenti su pallone, come Boomerang, e dai telescopi spaziali WMAP e Planck, rispecchia i grumi del brodo primordiale, ossia le regioni nelle quali Materia ed Energia erano più o meno dense. Essi rappresentano dunque i semi di quelle che diventeranno, nel corso di miliardi di anni, sotto l’azione della vera Forza di Gravità (nulla a che spartire con il film Gravity!) le strutture a grande scala dell’Universo visibile e invisibile: ammassi di galassie, stelle, pianeti e civiltà. Quindi anche noi poveri terrestri, in fondo, vi siamo potenzialmente rappresentati. Grazie al Creatore. Ma l’Inflazione dov’è allora? L’Inflazione, lo spettacolare “stiramento” di portata inimmaginabile neppure alla USS Enterprise di Star Trek, andrebbe oltre i “confini” dell’orizzonte degli eventi, secondo i cosmologi. Espansione parossistica del tessuto dello spazio-tempo, sarebbe la responsabile della quasi completa uniformità della famosa CMB. È a causa della sua azione distensiva inflattiva che le fluttuazioni in densità sono così difficili da rilevare. Ma proprio per la sua violenta istantaneità l’Inflazione dovrebbe aver innescato, nel brodo primordiale, uno megatsunami gravitazionale di portata cosmica. Quanto forte, quanto energetico? È esattamente su questo numero magico che si gioca la validità dei risultati presentati a Harvard e il Nobel. Per essere rilevabile nella CMB da un esperimento come BICEP2, con un intervallo di confidenza attorno a 5 sigma che, come ormai tutti sappiamo dal giorno dell’annuncio della scoperta del Bosone di Higgs, per gli scienziati è il minimo, deve essere stato un maremoto davvero impetuoso, in grado di generare onde alte più o meno il doppio! Le misure si fanno delicate perché stiamo parlando di onde gravitazionali primordiali più alte di quanto previsto dai modelli attuali in base ai dati raccolti dai telescopi spaziali WMAP e Planck. L’ampiezza delle onde, in questi casi, si calcola misurando il rapporto tra le fluttuazioni tensoriali dei “modi B” primordiali dovute alle onde gravitazionali e le fluttuazioni scalari in densità. Gli esperimenti condotti finora, in particolare da WMAP e Planck, suggeriscono un limite superiore, per questo rapporto, pari a circa 0,1. Ora il numero trovato da BICEP, che sta facendo tremare parecchie teste con magnitudo crescenti, quello con una significatività superiore a 5 sigma, è praticamente il doppio, r = 0.2. “Se confermata, la curva nello spazio dei parametri mostrata oggi – rivela Daniela Paoletti, ricercatrice all’INAF IASF Bologna – andrebbe a escludere moltissimi modelli d’inflazione al momento ammessi dai dati”. Il responsabile dello strumento LFI di Planck, Reno Mandolesi, congratulandosi con il team di BICEP, ammette il “risultato eccezionale. In bocca al lupo per il Nobel. Esistono limiti superiori, per il valore di r, che sono più bassi di questa detection: quelli pubblicati dalla collaborazione Planck nel 2013, sebbene non derivanti dalle misure di polarizzazione dei modi B. A questo punto si spalanca uno scenario di grande interesse, perché si potrebbe aprire un ulteriore problema nel modello standard lambda CDM o nei modelli di inflazione esistenti. I risultati attesi da Planck nel 2014 saranno importantissimi per capire in che direzione muoversi”. Per i cosmologi, nei prossimi mesi, ci sarà parecchio da divertirsi. “Finalmente – osserva il Presidente dell’INAF, Giovanni Bignami – abbiamo un’idea di come ha fatto l’Universo a diventare così grande e così in fretta. Tutti hanno sempre creduto alla Inflazione come l’unica soluzione possibile, ma averne una prova osservativa, anche se indiretta, è fantastico. Speriamo che sia vero, anche perché, per buona misura, abbiamo avuto la conferma che le onde gravitazionali sono il modo di vedere l’Universo quando era invisibile, cioè opaco alla luce con la quale facciamo da sempre Astronomia. Se confermato, è un risultato stupendo, degno coronamento del lavoro europeo ed italiano con la missione spaziale Planck”. Quelle immediatamente precedenti sono state ore di fermento e di attesa nella comunità scientifica internazionale. La major discovery di sempre che la Harvard University ha annunciato al mondo, evoca scenari degni del Sacro Graal della cosmologia, le onde gravitazionali. Gli strumenti della Creazione del nostro mondo nella sinfonia divina del Multiverso. Il ricordo corre subito al giorno dell’annuncio della scoperta del Bosone di Higgs. È inevitabile. Oltre alla suspense costruita ad arte attorno a un annuncio internazionale da parte del Cern allora, e di Harvard oggi, l’esistenza delle onde gravitazionali, come quella del famoso bosone già premiato con un doppio Nobel, è richiesta a gran voce dalla Teoria Standard. Se per il Bosone era Higgs la mente dominante premiata, ora parliamo niente meno che di Albert Einstein in persona! Ma finora non hanno mai risposto all’appello, le onde gravitazionali. Perché mai dovrebbero farlo proprio oggi? In attesa di essere colti in contropiede o peggio di rimanere delusi (e non sarebbe la prima volta, viste le major discoveries annunciate dalla Nasa negli ultimi anni che di major avevano soprattutto il battage pubblicitario e le consulenze in film discutibili da Oscar come Gravity) proviamo a seguire le tracce disseminate dagli scienziati. Una tra le prime soffiate, forse la prima, è giunta Venerdì 14 Marzo 2014, con un post sul blog parigino Résonaances. L’autore mostra il grafico del range di valori possibili, stando ai dati di Planck e WMAP, per i parametri dell’Inflazione primordiale ed avverte: “guardatelo bene, perché da lunedì non sarà più lo stesso”. A scombinare le carte, secondo il post, saranno i dati raccolti da BICEP2. Chi era costui? Chi sarebbe questo BICEP che pare piuttosto un’audace declinazione di “flessore per bicipiti”? BICEP2 è in realtà la seconda generazione dell’esperimento Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization, un telescopio americano operativo in Antartide, sensibile alla polarizzazione della radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB), in particolare nelle bande 100 e 150 GigaHerz. Già questo è un indizio notevole, da far tremare i polsi, perché è proprio nella polarizzazione della radiazione fossile che i cosmologi da anni cercano invano i cosiddetti “modi B” primordiali, l’impronta debole ma inequivocabile delle impetuose onde gravitazionali. Un autentico tsunami nell’oceano dello spazio-tempo che secondo la Teoria si sarebbero dovute sollevare a seguito dell’Inflazione, l’espansione vertiginosa dell’Universo neonato che pare sia avvenuta al tempo, quasi zero, di appena 10 elevato alla meno 35 secondi dopo il Big Bang. Emerge poi l’altro indizio. Dopo quasi due anni di calma piatta, la sera del 13 Marzo 2014, sulla pagina dedicata a BICEP prende il via un’attiva frenetica, dovuta soprattutto al contributor Mike Peel, il quale porta a una dozzina d’aggiornamenti nell’arco di poche ore. Twitter esplode! Gli hashtag (#bicep e #primordial #gravitational #waves) già Venerdì non lasciavano dubbi su quale sarebbe stato l’evento scientifico imminente. E puntuale l’anticipazione è atterrata anche sulle pagine dei quotidiani, primo fra tutti il Guardian, sempre Venerdì scorso. Insomma, nella sempre più improbabile ipotesi che l’annuncio si sgonfi nel tempo e nello spazio più velocemente dei “modi B“ primordiali rilevati, la delusione sarebbe vastissima. Se autentica e confermata, come vuole il metodo scientifico galileiano, la scoperta sarà epocale! Perché significa che possiamo misurare due tipi di perturbazioni: quelle dell’inflazione stessa che si traducono in perturbazioni di densità, e quelle del campo gravitazionale, ridisegnando le composizioni tipiche autentiche dell’Universo in Materia Barionica, Materia Oscura ed Energia Oscura. La CMB è un tracciatore perfetto di queste perturbazioni. Mentre le perturbazioni scalari lasciano un’impronta distintiva sia sullo spettro di temperatura sia di polarizzazione (eccoli i “modi E”), le perturbazioni primordiali del campo gravitazionale determinano unicamente la forma dei “modi B” di polarizzazione. Una misura del genere è doppiamente fondamentale: non solo mostra che le onde gravitazionali esistono, ma offre anche gli strumenti per misurarne l’ampiezza. Harvard docet. Pronti a fare le pulci ai dati? Sì, ma facciamole pure agli scienziati italiani di casa nostra, immediatamente dopo, perché una scoperta così straordinaria ovviamente merita e implica profonde riflessioni anche su una generazione fantasma di ricercatori italiani, mai adeguatamente istruiti a dovere perché non liberi di studiare le scienze in un sistema scolastico e universitario degno della civile Europa. Chiedete ai professori Chao-Lin Kuo e Andrei Linde. Le più grandi scoperte giungono dal totalmente inatteso. Non siamo davvero soli nel Multiverso.
© Nicola Facciolini
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