Tre motivi per cui le onde gravitazionali sono la scoperta del secolo (per ora)

Michele, figlio del nostro socio e collaboratore Graziano Vallisneri, è uno dei ricercatori che hanno contribuito alla sensazionale scoperta delle onde gravitazionali, di cui si è molto parlato nelle scorse settimane. Abbiamo il piacere (e l’onore) di offrire ai nostri lettori alcune sue riflessioni su questa grande conquista scientifica

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Molto si è scritto e raccontato nelle ultime settimane sul risultato scientifico annunciato l’11 Febbraio dalla LIGO/Virgo Scientific Collaboration: la misurazione di onde gravitazionali provenienti dalla spirale e coalescenza finale di due buchi neri, lontani da noi un miliardo di anni luce. Non voglio occupare queste pagine con un’altra descrizione della fisica di queste onde e delle loro sorgenti, e preferisco rimandare il lettore al commento ispirato del fisico Carlo Rovelli (http://bit.ly/1TcdQeB), e all’interpretazione in chiave fumettistica di Jorge Cham e Umberto Cannella (http://bit.ly/1XNsfi1).

Mi piace però elencare tre motivi per cui, almeno per ora, considero questo risultato come la scoperta del secolo. Il mio punto di vista non è certo neutrale, visto che da vent’anni studio (e ammiro) la teoria della gravitazione di Einstein, e da quindici dedico parte del mio lavoro a LIGO, insieme a centinaia di ricercatori che rappresentano 83 istituzioni scientifiche e quindici Paesi. Piuttosto, queste sono le ragioni personali del mio orgoglio e della mia soddisfazione nel contemplare GW150914, come è stata chiamata l’onda osservata da LIGO lo scorso Settembre.

1. Misurare le onde gravitazionali è stato molto, molto difficile! Affrontare le sfide più ardue difficili (arrampicarsi sulle montagne più alte, correre i cento metri in tempi sempre più brevi, inviare astronauti sulla luna) è un istinto profondamente radicato nella nostra specie, che ci fa sperare nel futuro nonostante i grandi problemi che minacciano l’umanità.  Ambire a traguardi difficili ci aiuta a crescere, individualmente e collettivamente; e spesso il percorso offre vantaggi inaspettati. LIGO ha richiesto somme ingenti e ha assorbito il talento e la dedizione di tre generazioni di scienziati e ingegneri; ma ha portato allo sviluppo di tecnologie inedite e di una nuova disciplina scientifica.

2. La capacità di esplorare il lato oscuro e nascosto dell’universo segna l’inizio di un nuovo tipo di astronomia. Per la prima volta possiamo studiare direttamente la struttura e la dinamica dei buchi neri – oggetti per definizione invisibili, visto che nemmeno la luce può sfuggire dalla loro superficie. Nel futuro prossimo, le onde gravitazionali emesse dalle stelle di neutroni ci daranno informazioni preziose sul comportamento della materia in condizioni di estrema densità. Senza dubbio i risultati più utili e interessanti saranno quelli più inattesi e sorprendenti. GW150914 ci ha già offerto una sorpresa, dimostrando l’esistenza di buchi neri più pesanti di quanto pensavamo fosse possibile dal collasso di una stella.

3. Questa scoperta rappresenta il culmine di un percorso intellettuale straordinario, cominciato cento anni fa con l’immaginazione scientifica di Albert Einstein; continuato con il lavoro di innumerevoli scienziati che hanno progressivamente chiarito il sorprendente significato fisico della teoria di Einstein; progredito con le prime osservazioni indirette dei buchi neri con i telescopi a raggi X, e degli effetti delle onde gravitazionali sulle orbite delle stelle di neutroni; e finalmente compiuto con la costruzioni di rivelatori di onde gravitazionali sempre più ambiziosi, fino alla misurazione di GW150914. Questo segnale, concentrato in 20 millesimi di secondo, dimostra che la matematica elegante di Einstein coincide con la nostra realtà. Esistono davvero i buchi neri, enormi particelle elementari descritte da equazioni molto semplici; ed è davvero dinamica, vibrante, e interattiva la natura dello “spaziotempo”, la dimensione di tutto ciò che esiste nell’Universo. Cento anni di creatività scientifica e di duro lavoro ci ricordano che l’umanità ha una prospettiva privilegiata: siamo una parte minuscola e insignificante del Cosmo, ma attraverso l’indagine razionale e il metodo scientifico diventiamo Cosmo che si osserva, e capisce se stesso.

Michele Vallisneri, Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, California) e LIGO/Virgo collaboration