Titani

Ieri ho assistito ad un workshop in cui si illustravano le attività di ricerca del dipartimento di fisica. In verità confesso di aver seguito la sessione di astrofisica, perché era quella che mi interessava di più. S’è parlato di tante cose interessanti, ma in particolare una mi ha colpita, perché mi affascina da quando seguii un corso di dottorato al riguardo: le onde gravitazionali.
Facciamo un passettino indietro. Ci sono le onde del mare, come tutti sappiamo: diciamo che sono increspature della superficie dell’acqua, più nello specifico sono modificazioni della densità e della pressione dell’acqua. Quel che si propaga è il “movimento” (energia e quantità di moto, per usare una terminologia fisica), ma non la materia, almeno nel caso delle normali onde che fanno ballare il pedalò quando andiamo al largo, al mare. Onde simili si propagano anche nell’aria: ad esempio i suoni sono esattamente delle variazioni periodiche della densità dell’aria. Questi due tipi di onde hanno bisogno di un mezzo per propagarsi: no acqua, no onde, no aria, no suoni, come sappiamo (quelli che fanno i film di fantascienza lo sanno un po’ meno ma sorvoliamo).
Esistono però anche onde che non hanno bisogno di un mezzo fisico per propagarsi: è il caso delle onde elettromagnetiche. Infatti, se nel vuoto i suoni non possiamo sentirli, la luce, che è l’onda elettromagnetica con cui abbiamo più a che fare ogni giorno, la vediamo benissimo. In quel caso, ad oscillare periodicamente è il campo elettromagnetico, ossia, per metterla giù facile, la direzione e l’intensità delle forze elettromagnetiche.
Ora, come voi sapete esiste la gravità. Noi la conosciamo nella forma classica lasciataci da Newton, ossia

dove M e m sono le due masse che si attraggono, r la loro distanza e G la costante di gravitazione universale. Solo che questa formula va bene solo sotto certe approssimazioni. La forma più esatta che esprime il funzionamento della forza di gravità è la teoria della relatività generale di Einstein, da lui proposta nel 1916. Già, sono quasi cento anni; come passa il tempo. Potrei scrivervi le formule, ma hanno un aspetto decisamente meno amichevole di quella della gravità di Newton, e richiedono conoscenze avanzate di matematica per essere spiegate, per cui mi esimo. Vi basti sapere che la teoria della relatività generale prevede che anche il campo gravitazionale possa oscillare e produrre dunque onde, le onde gravitazionali. Sostanzialmente, le onde gravitazionali sono modificazioni dello spazio-tempo: è come se lo spazio fosse un tessuto che viene increspato da queste onde. E già questo l’ho sempre trovato fighissimo. Comunque. La parola chiave di tutto il discorso è: previsto. Le onde gravitazionali sono state previste, ma nessuno le ha mai viste. Perché sono estremamente elusive, ossia producono effetti minuscoli.
Si suppone vengano prodotte da qualsiasi interazione tra masse. In teoria anche battere le mani produce onde gravitazionali. Dov’è il busillis? Presto detto.
Suppongo saprete che la forza di attrazione tra voi e lo schermo sul quale state leggendo esiste, ma è minuscola. Questo perché la vostra massa e quella dello schermo è piccola, e al contempo anche G è molto, molto piccola. Invece, l’attrazione tra voi e la terra è significativa, tanto da tenervi ancorati al pavimento coi piedi. Dunque, perché la forza di gravità abbia effetti significativi occorre avere a che fare con grandi masse. E infatti, le onde gravitazionali che si cerca di misurare sono prodotte dallo scontro o dalla variazione di oggetti dotati di grandi masse: buchi neri che vibrano, stelle di neutroni che si fondo, e cose del genere. Il problema però è che anche prendendo in considerazione masse grandissime (quelle quelle stelle, di un buco nero o di una galassia) ugualmente l’effetto che le onde gravitazionali generate producono è minuscolo. Se prendiamo il caso, che so, di due stelle di neutroni che si fondono (coalescono, si dice), l’effetto dell’onda gravitazionale prodotta è quello di spostare due masse di prova di 0,000000000000000000001 m per ogni metro che le separa. Una cosa ridicola, come vedete.
Nonostante questo, sono 50 anni che le si cerca. Perché trovarle sarebbe una bella conferma della relatività generale (una delle molte), e soprattutto aprirebbero un’intera nuova branca dell’astrofisica: perché ogni segnale che proviene da una sorgente di dice tantissimo sulla struttura che l’ha prodotta, e le onde gravitazionali non fanno eccezione.
Ecco, io questa cosa l’ho sempre trovata eroica. Immaginate un ricercatore che trascorre tutta la sua vita a cercare una cosa. Sa che esiste, ma sa anche che trovarla è difficilissimo, e che, prima ancora di tentare, deve possedere lo strumento giusto. Altrimenti è come cercare di misurare una cosa lunga 10 cm con un metro che ha tacche solo ogni 50 cm. Impossibile. La storia del nostro ipotetico ricercatore è quella di affinare di continuo il suo strumento, senza sosta, fino a spingerlo a limiti di sensibilità letteralmente impensabili. Senza vedere niente.
Io, come fisico stellare, le stelle le vedo tutti i giorni. Il mio problema, anzi, è che certe volte ho troppe misure. Uno che studia le onde gravitazionali non ha mai fatto una misurazione di onda gravitazionale in vita sua. Ha misurato tante altre cose, in compenso, ma mai quella che cerca. Attende da sempre di vedere sullo schermo del suo computer quel segnale, quell’unico segnale che gli dice che ce l’ha fatta.
Io li ho visti i rivelatori di onde gravitazionali. Uno è all’INFN di Frascati. Ho visto l’enorme involucro di metallo verde, e ho visto lo schermo collegato, fisso sempre sulla stessa immagine. E ho pensato che una persona che fa questo nella vita è un eroe. Voglio dire, è una situazione à la Deserto dei Tartari. I barbari ci sono, dannazione, ma appena dietro l’orizzonte. E tu rimani lì, anche se non li hai visti mai, e continui a guardare con la stessa attenzione. Senza contare il fatto che nel frattempo sei riuscito a realizzare l’impensabile: uno strumento dotato di una precisione allucinante. E considerate che ci sono infinite fonti di rumore (in fisica il rumore è tutto ciò che “sporca” il tuo dato, segnale che non è dato di rilevanza scientifica, quindi, che so, le luci della città quando guardi le stelle) per strumenti del genere: le nuvole che si muovono, le onde del mare. I terremoti.
Un giorno il nostro professore di fisica 2 venne a lezione un po’ sbattuto. Ci disse che Nautilus, il rivelatore verde di cui sopra, quella notte aveva rilevato qualcosa. S’erano tutti eccitati, si erano messi lì a controllare i dati, solo per scoprire che aveva rivelato un terremoto che c’era stato non so dove.
A me piacerebbe chiudere questa storia di Titani con un bel “ma tra dieci anni le becchiamo di sicuro”. Purtroppo la ricerca non dà di queste sicurezze. Sono allo studio nuovi rivelatori, ancora più sensibili, uno è addirittura composto da tre satelliti che si spareranno l’uno verso l’altro dei laser potentissimi; si chiama LISA, ed era l’oggetto del mio esame di onde gravitazionali, appunto. Le speranze di riuscire a beccare questo elusivo fenomeno fisico aumentano, ma chissà. Resta la grandezza di chi continua a cercare: l’essenza di questo lavoro strano e tremendo sta tutta là, in quella persona che guarda quello schermo fisso da cinquanta anni a questa parte. Qualcuno ha detto: “Non è vero che il ricercatore insegue la verità, è la verità che insegue il ricercatore.” E forse è vero.

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14 risposte a Titani

  1. Ice Phoenix scrive:

    Che bello Licia! Chissà che un giorno i ricercatori non trovino davvero il motivo di tanti anni di studio.Anche se in realtà sono le cose che più ci sfuggono ad attrarci maggiormente. E’ come se questa continua ricerca servisse ad accrescere il desiderio di una nuova scoperta, stimolandoci e invitando a non arrendersi di fronte alle difficoltà.
    Un saluto a tutti!!! :D
    E ricordate: Mai arrendersi :P
    Ciao

  2. Ice Phoenix scrive:

    Che bello Licia! Chissà che un giorno i ricercatori non trovino davvero il motivo di tanti anni di studio.Anche se in realtà sono le cose che più ci sfuggono ad attrarci maggiormente. E’ come se questa continua ricerca servisse ad accrescere il desiderio di una nuova scoperta, stimolandoci e invitando a non arrendersi di fronte alle difficoltà.
    Un saluto a tutti!!!
    E ricordate: Mai arrendersi
    Ciao

  3. ido scrive:

    io ho letto un articolo su le scienze che dice che la NASA vuole mettere un dispositivo nell’ orbita di una stella che non conosco per trasformare le onde gravitazionali in suoni.mi dai delucidazioni?

  4. Stefano Moretti scrive:

    Leggevo giusto l’altro ieri riguardo all’esperimento della sonda Gravity Probe-B (http://einstein.stanford.edu/SPACETIME/spacetime4.html):
    “l’inerzia [...] ci lega al resto dell’Universo in maniera tale che tu, in piedi sotto le stelle su un pianeta chiamato Terra, non puoi girare intorno senza sentire uno strattone dal resto dell’Universo.”

    Non so se ho capito bene tutto… ma ‘sta cosa mi piace! ^_^

  5. Lilith scrive:

    io pultroppo sono una frana in tutto quello che è matematico o fisico ç_ç ma giuro mi impegno a leggerle tutte le tue spiegazioni e anche con il cervello un pò celebroleso XD dopo uhn diciamo due letture con molta attensione riesco a capire XD ma ti giuro che quando hai detto che “le onde gravitazionali sono modificazioni dello spazio-tempo: è come se lo spazio fosse un tessuto che viene increspato da queste onde”…mamma mia, forse è una cosa che sanno tutti ma ora l’ho capita bene XD. IO ho solo paura, ci sono verità che l’uomo non riuscirà mai a capire bene forse non dovremmo concentrarci sui problemi un pò più impellenti?il tempo lo spazio sono fantastici così come le onde..ma possiamo arrivare a capirli davvero?o non potremo svelare mai tutte le verità?

  6. Tina scrive:

    Costanza: Io l’ho studiata quest’ anno :) ma devo dire che la Commedia è ricchissima di significati, anche se uno studente, come me, può prenderla poco sul serio inizialmente

  7. costanza scrive:

    tina :mi hai preceduta nella citazione di ulisse che era scritta nella’aula della mia prima media di cinquant’anni fa’ e che non ho mai dimenticato nella mia vita

  8. Marco scrive:

    Immagino la frustrazione, ma anche la speranza dei ricercatori che giorno dopo giorno, anno dopo anno perseverano nel loro compito, fino a quando finalmente riescono nel loro intento, dev’essere un’ emozione indescrivibile!!!
    spero che ce la facciano *.*

  9. axelander scrive:

    Ho il cervello che mi fuma ma credo di aver capito. Sei stata molto concisa nello spiegare.

  10. Tina scrive:

    Ziska: Caspita! Dopo aver ascoltato questa canzone diciamo che si potrebbe aprire un dibattito
    filosofico :) Secondo me, infatti, la filosofia e l’astronomia potrebbero correre su due binari paralleli perchè in entrambe ci sono grandi ignoti, grandi vuoti da colmare e in entrambe spesso non si può far altro che ricercare e aspettare. Come quei titani, che stanno ore davanti ai monitor senza poter fare altro che attendere un segno, così il viandante del racconto (gli uomini), che chiede quanto manca alla notte, dovrà continuare a chiederlo e a cercare. E’, PIU’ O MENO, come dice ulisse: “fatti non foste a venir come bruti, ma per seguir virtute e canoscenza” intendendolo come il bisogno dell’uomo di continuare a cercare.
    Non so se sono riuscita a spiegarmi bene…in effetti ho fatto un po’ di confusione ^^ comunque correggetemi se vi sembra che abbia detto delle assurdità stratosferiche!

  11. Valberici scrive:

    La storia della scienza è davvero costellata di eroi sconosciuti. A volte penso ai matematici, a quelli che hanno dedicato i migliori anni alla ricerca di una soluzione. Tra loro ce ne sono alcuni che possono essere paragonati ai santi, persone di una “purezza” di intenti assoluta. Come Perel’man, un Titano tra gli uomini.

  12. Ziska scrive:

    Dimenticavo. Per chi non conosce questa bellissima canzone (che a me personalmente mette i brividi ogni volta che l’ascolto), un link

    http://www.youtube.com/watch?v=4JRGUPCjBFI

    Grazie!

  13. Ziska scrive:

    Mi viene in mente il testo di una canzone di Guccini, Shomer ma mi Llailah, tratta credo da un brano dell’antico testamento.

    Parla di una sentinella, un passante gli chiede “quanto della notte?” ossia gli chiede quanto manca alla fine della notte, e la sentinella gli risponde “la notte sta per finire ma il giorno ancora non è arrivato. Però tornate a domandare, insistete” (parafrasando una parte del testo)

    Cioè ci sono domande alle quali forse si troverà, un giorno risposta. O forse no. Ma la cosa importante non è trovare risposte (certo sarebbe bello), ma porre domande, CERCARE la risposta, insistere.

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