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Una stagione di ricerca assoluta

9788833928234_0_0_1603_80Priyamvada Natarajan è indiana, insegna a Yale e ha da poco scritto il libro “L’esplorazione dell’universo. La rivoluzione che sta svelando il cosmo”. Guido Tonelli insegna fisica all’Università di Pisa e ha scritto “Cercare mondi. Esplorazioni avventurose ai confini dell’universo”, che sarà nelle librerie dal 23 febbraio. La Lettura ha pubblicato una conversazione tra i due: molti e interessanti i temi trattati e un bellissimo ed entusiasmante invito alle giovani menti. Ho reperito in rete il brano intero su PressReader.
PRIYAMVADA NATARAJAN – Mi sono occupata principalmente di cosmologia ma ho coltivato da sempre una grande passione per la storia e la filosofia della scienza. Da studente del Massachusetts Institute of Technology ho addirittura preso una laurea su questi temi. Poi ha prevalso la passione per astrofisica e cosmologia, ma il vecchio entusiasmo giovanile è rimasto. Ora è come se fosse riemerso qualcosa di quell’antica infatuazione. Le scoperte degli ultimi decenni hanno modificato cosi radicalmente la nostra comprensione del cosmo che ho sentito il bisogno di raccontare questo cambiamento a un pubblico più vasto.
GUIDO TONELLI – Mi sento in totale sintonia con questa impostazione. Ho scritto Cercare mondi per far conoscere, a un pubblico di non specialisti, cosa sappiamo della nascita dell’Universo e della sua fine. Sono le domande che mi sono state rivolte più spesso, ogni volta che ho fatto incontri con il pubblico. Nel libro ho scelto di non usare formule, ma di far leva sull’immaginazione; quasi di prendere per mano il lettore e portarlo con me a scoprire che cosa è successo, sequenza dopo sequenza, in quell’epoca primordiale. Vorrei davvero che questo grande racconto delle origini fosse accessibile a tutti.
PRIYAMVADA NATARAJAN – Un altro aspetto da sottolineare è che dietro ogni nuovo paradigma scientifico ci sono uomini e donne che vivono grandi passioni, e che talvolta entrano in conflitto fra loro. Ci sono anche persone che svolgono un lavoro eccellente, ma che rimangono dietro le quinte. A loro ho voluto dare voce. Mi piace raccontare il processo complicato con il quale una nuova idea, radicalmente diversa dalle precedenti, si afferma. Ritengo fondamentale che il grande pubblico conosca il lato umano della ricerca scientifica, l’altalena di emozioni che si vive quando si lavora ai confini della conoscenza. Considero tutto questo molto importante soprattutto per gli Stati Uniti dove, ancora oggi, gli atteggiamenti di diffidenza se non di rifiuto della scienza sono molto radicati.
GUIDO TONELLI – In Italia per certi versi la situazione fino a qualche tempo fa era anche più difficile, perché non è mai esistita una tradizione di divulgazione scientifica paragonabile a quella dei Paesi anglosassoni. E tuttavia, da alcuni anni, c’è un interesse strabiliante per tutti i temi scientifici. Il punto di svolta è stata l’attenzione mediatica attorno al nostro acceleratore di particelle Lhc al Cern di Ginevra a partire dal 2008, che è continuata con la
scoperta del bosone di Higgs e quella delle onde gravitazionali. Ricordiamoci che, prima di allora, raramente i risultati scientifici apparivano sulle prime pagine dei giornali. Il successo del bel libro di Carlo Rovelli ha fatto il resto. Ha costretto anche il mondo della cultura e delle case editrici a considerare interessanti questi lavori.
PRIYAL-R’ADA NATARAJAN – Ciò deriva anche dal fatto che viviamo in un’era di progressi scientifici formidabili. Guardate come è cambiata la nostra visione del mondo negli ultimi vent’anni: energia oscura, bosone di Higgs, onde gravitazionali, per citare alcune delle scoperte più eclatanti. Non mi stupisco che il pubblico sia curioso e voglia capire. L’impulso ad alzare gli occhi al cielo e chiedersi da dove viene la meravigliosa distesa di stelle che ci sovrasta è vecchio quanto l’umanità.
GUIDO TONELLI – Ogni società si costruisce in qualche modo attorno a una cosmologia. Nessuna civiltà, 9788817092258_0_0_768_80grande o piccola che sia, può reggersi senza porsi la grande questione: da dove veniamo e che ruolo abbiamo nel mondo. Intorno ad essa si costituisce l’impalcatura che regge i rapporti fra i vari gruppi sociali e regola quelli fra individui. Quella storia, sia essa mitica o materiale, fantastica o concreta, dona un senso alle nostre fragili esistenze, colloca in un contesto più ampio la nostra vita individuale. La ricerca scientifica più avanzata ci fornisce oggi un racconto meraviglioso delle nostre origini; ci costringe ad avventurarci in territori nei quali la mente rischia di perdersi, ma contiene visioni capaci di togliere il respiro.
PRIYAMVADA NATARAJAN – Sono d’accordo sull’osservazione che dentro ciascun essere umano è tuttora forte il bisogno di capire il nostro ruolo in questa specie di dramma cosmico che si sviluppa intorno a noi. Negli ultimi anni è anche successo che un discreto numero di scienziati, ancora attivi nella ricerca, hanno sentito il bisogno di utilizzare un linguaggio comprensibile per un pubblico più vasto. Per guanto mi riguarda lo ritengo in qualche modo anche un nostro dovere. Fisica delle particelle e astrofisica sono due branche della big science, richiedono cioè apparati estremamente complessi, che comportano grossi investimenti e notevoli quantità di risorse umane e intellettuali. Personalmente sento una specie di obbligo morale a condividere gli scopi di quello che facciamo con i cittadini del mondo intero; perché sono loro a finanziare le nostre ricerche attraverso le tasse che pagano.
GUIDO TONELLI – Forse c’è anche un altro elemento da prendere in considerazione, a questo punto della nostra conversazione. Mi piace pensare che l’interesse per la scienza abbia a che fare, in qualche modo, con la caducità degli argomenti del normale dibattito pubblico. Se guardiamo al sistema della comunicazione, il tempo medio di persistenza di una notizia o di un argomento di dibattito è spesso poche ore, a volte qualche giorno, al massimo una settimana. Poi si passa oltre. Evidentemente, invece, c’è una parte della società – minoritaria certo, ma non minuscola – che ha bisogno di confrontarsi con questioni più persistenti, argomenti che si sviluppano su tempi più lunghi, che si misurano in decenni.
PRIYAMVADA NATARAJAN – E poi va aggiunto che cosmologia e astrofisica vivono una specie di età dell’oro. C’è stata un convergenza incredibile di sviluppi teorici e di progressi sperimentali. Nel passato si producevano teorie che era difficile verificare perché i nostri strumenti di osservazione non erano sviluppati a sufficienza. Negli ultimi vent’anni i progressi della tecnologia sono stati così profondi che oggi si possono fare misure di precisione considerate impossibili fino a poco tempo fa; così riusciamo a verificare i modelli teorici più sofisticati. Disponiamo di computer molto più potenti e veloci, con i quali si eseguono calcoli estremamente raffinati e si possono visualizzare fenomeni estremamente complessi. Questo allineamento di idee, strumenti e mezzi di calcolo fa sì che la nostra sia un’epoca molto speciale.
GUIDO TONELLI – Direi che tutta la fisica sta vivendo un momento magico. Basti pensare che, negli ultimi cinque anni, abbiamo avuto la fortuna di assistere a due scoperte epocali – bosone di Higgs e onde gravitazionali – che stanno rivoluzionando in profondità la nostra concezione del mondo. Ancora non ne abbiamo capito tutte le implicazioni e già succede quello che abbiamo visto accadere più volte in passato: le scoperte di ieri diventano i nuovi strumenti di indagine dell’oggi. Per esempio al Cern stiamo cercando eventi in cui il bosone di Higgs potrebbe disintegrarsi in particelle di materia oscura. Un decadimento così esotico non sfuggirebbe ai sofisticati apparati di Lhc; purtroppo, per ora, non se ne è trovata traccia.
PRIYAMVADA NATARAJAN – Senza dubbio i problemi aperti sono ancora molti. Anzitutto è imbarazzante ammettere che ancora non conosciamo la vera natura di materia e energia oscura, qualcosa che costituisce il 95% della densità di energia totale dell’universo. Ci sono molti esperimenti che stanno cercando di identificare le particelle che compongono la materia oscura ma, per ora, nessuno ha prodotto risultati convincenti. Qualcosa del genere vale per l’energia oscura, una misteriosa forza repulsiva che si oppone all’attrazione gravitazionale su distanze cosmiche. Sappiamo che questa strana forma di energia produce un’espansione accelerata del nostro universo che è stata osservata e misurata da molti esperimenti, ma siamo ancora ben lontani dall’aver capito la sua origine.
GUIDO TONELLI – Questa faccenda della materia oscura è particolarmente imbarazzante per noi fisici delle particelle. Più di un quarto di tutto quello che ci circonda è fatto di questa sostanza sottile, invisibile e impalpabile, che ci accompagna ovunque; occupa gli spazi interstellari, entra nelle nostre stanze, si infiltra persino nei laboratori sotterranei che le stanno dando la caccia, senza risultato, da decenni. Personalmente sono quasi irritato per il fatto che la materia oscura non si nasconde, anzi, avvolge i nostri strumenti, li inonda, senza che nessuno dei rilevatori più sensibili che l’ingegno umano sia riuscito a sviluppare sia stato in grado, finora, di registrarne il tocco leggero. Ora che Lhc ha raggiunto il suo record di energia e possiamo esplorare una regione di massa fino a oggi inaccessibile, spero davvero che possa succedere qualcosa. Qualunque novità che apparisse nei dati del Cern potrebbe di colpo portarci in un mondo materiale finora completamente sconosciuto. PRIYAMVADA NATARAJAN – Anch’io da tempo sto affrontando un aspetto di questo problema. Mi sto occupando di ricostruire la mappa dettagliata della materia oscura nell’universo usando il fenomeno delle lenti gravitazionali, già predetto da Albert Einstein, nella sua teoria della relatività generale. Le grosse concentrazioni di questo strano materiale si possono ricostruire osservando la deviazione dei raggi luminosi emessi da altri corpi celesti quando attraversano zone dello spazio-tempo deformate dalla grande massa. Impazzirei di gioia il giorno in cui la particella – o le particelle – responsabili della materia oscura venissero scoperte.
GUIDO TONELLI – Fare luce sul lato oscuro dell’universo è sicuramente il sogno di tutti noi. A questo scopo anche noi fisici delle particelle stiamo progettando nuovi esperimenti. Forse, fra qualche anno, si darà il via alla costruzione di un nuovo acceleratore: Fcc, un gigante da cento chilometri di circonferenza che oscurerebbe per dimensioni e prestazioni, lo stesso Lhc. Ma mi piace immaginare un futuro nel quale una generazione di interferometri più avanzati degli attuali Ligo e Virgo (quest’ultimo riparte il 20 febbraio nella versione Advanced) potranno registrare le primissime onde gravitazionali, quelle veramente primordiali, emesse 13,8 miliardi di anni fa, quando l’oggetto minuscolo e insignificante che era il nostro Universo si è improvvisamente gonfiato a dismisura. Quella tempesta perfetta delle origini continua a soffiare debolmente intorno a noi, anche se è diventata un sussurro, quasi impercettibile. Chi riuscisse a spingere la sensibilità degli strumenti al punto da poterlo registrare potrebbe ricostruire in tutti i dettagli quel momento eccezionale; captando il sottile bisbiglio che echeggia ancora attorno a noi potremmo ascoltare il racconto della nascita dell’universo.
PRIYAMVADA NATARAJAN – A proposito di onde gravitazionali, io lavoro anche sui meccanismi di formazione, crescita ed evoluzione dei buchi neri supermassicci; oggetti che sono un milione di volte più pesanti del buco nero, pure gigantesco, che si trova al centro della nostra Via Lattea. Sarebbe fantastico poter assistere alla fusione di due di questi super-giganti e registrare le onde gravitazionali prodotte in questo sconquasso cosmico. Sarebbe meraviglioso poter assistere a questo evento nel corso della mia vita; tra l’altro questo è un campo nel quale l’Europa e l’Italia stanno facendo un ottimo lavoro. Non c’è che dire: la ricerca scientifica è un’attività che richiede dedizione, ma sa dare anche grandi ricompense. È una carriera ideale per giovani curiosi e appassionati. Li aspettano sfide incredibili e tremende opportunità. Noi umani siamo un «nulla» rispetto al cosmo ma quella cosa gelatinosa, quell’organo dalle dimensioni di un melone che proteggiamo nel cranio ci può portare molto lontano, a scoprire cose inimmaginabili. Non si può resistere, soprattutto se si è giovani, alla tentazione di lanciarsi in questa avventura meravigliosa.
GUIDO TONELLI – Neanch’io ho dubbi per quanto riguarda le prospettive che questo campo riserva ai giovani. Chi sente dentro di sé curiosità e passione, non deve scendere a compromessi. Deve seguire questo richiamo e lanciarsi all’inseguimento di un sogno che potrebbe cambiare la sua vita e forse quella di tutti noi. Lo dico sempre ai ragazzi e alle ragazze che mi fanno domande su questo argomento. Non ascoltate nessuno, non date retta neanche a me: ascoltate solo voi stessi, cercate di capire se c’è davvero, dentro di voi, questa passione bruciante per la conoscenza; se qualcosa vi dice: «Sento che questa è la mia vita». A quel punto buttatevi, nessuno vi può garantire che realizzerete i vostri sogni, ma state sicuri che non rimpiangerete mai di avere fatto questa scelta.

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Pura bellezza

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Ci sono capolavori assoluti che ci emozionano intensamente, il Requiem di Mozart, l’Odissea, la Cappella Sistina, Re Lear… Coglierne lo splendore può richiedere un percorso di apprendistato. Ma il premio è la pura bellezza. E non solo: anche l’aprirsi ai nostri occhi di uno sguardo nuovo sul mondo. La Relatività Generale, il gioiello di Albert Einstein, è uno di questi.” (Carlo Rovelli, “Sette brevi lezioni di fisica”).
Sono passati 100 anni: l’articolo in cui Einstein presenta la sua teoria scientifica è del novembre 1915.

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Universi

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Quando leggo articoli come quello che segue di Davide Patitucci su Il Fatto quotidiano, mi sembra di tornare ai tempi del liceo o ai due anni di Scienze Geologiche. Pochi giorni fa avevo scritto in maniera entusiasta del libro “Sette brevi lezioni di fisica” di Carlo Rovelli; vi si può leggere “C’è così tanto spazio lassù, è puerile pensare che in quest’angolo periferico di una galassia delle più banali ci sia qualcosa di speciale. La vita sulla Terra non è che un assaggio di cosa può succedere nell’universo. La nostra anima non ne è che un altro”. Lo consiglio vivamente. Sul versante letterario invece consiglio “Uno” di Richard Bach. Sul sito della Rizzoli vi si può leggere: “E se potessimo incontrare noi stessi come eravamo vent’anni fa o come saremo in futuro? Sul filo dell’allegoria e di una sofisticatissima, inesauribile capacità inventiva, “Uno” ci conduce in un infinito numero di mondi dove non esistono né lo spazio né il tempo, alla ricerca di tutto ciò che saremmo potuti essere e non siamo stati, di ciò che siamo e non potremo essere.”. Ma ecco l’articolo di Patitucci:

Secondo lo strano mondo della meccanica quantistica, abitato da atomi e particelle, esiste un universo in cui questo articolo non è mai stato scritto. E, a un tempo, un altro mondo in cui è possibile leggerlo e commentarlo. Bizzarrie della realtà a livello dei suoi costituenti più intimi, governata da fenomeni che spesso fanno a pugni con il senso comune. E che hanno fatto storcere il naso persino ad Albert Einstein. Come la teoria del multiverso, in base alla quale esisterebbe una pluralità di universi paralleli, al punto che ogni decisione che ciascuno di noi prende in questo mondo ne creerebbe di nuovi. Secondo questa interpretazione, ci sarebbe, ad esempio, un mondo in cui il Terzo Reich è uscito vincitore dalla II guerra mondiale, e un altro in cui Hitler è uno sconosciuto pittore.
Può sembrare la sceneggiatura di un film, eppure i fisici teorici studiano questi scenari da almeno 50 anni, ed esistono complicati ed eleganti calcoli matematici in grado di descriverli. Secondo l’ultima formulazione, appena pubblicata su “Physical Review X” da un team dell’University of California a Davis, e della Griffith University australiana, non solo gli universi paralleli esisterebbero davvero, ma potrebbero persino interagire.
Quando fu introdotta per la prima volta negli Anni ’50 dal geniale matematico americano Hugh Everett III, all’epoca in forze alla Princeton University, la teoria dei molti mondi venne derisa. Everett riuscì a fatica a pubblicarla, e alla fine abbandonò disgustato la carriera accademica. Negli anni, però, le sue raffinate spiegazioni di alcuni strani fenomeni del mondo subatomico, come la capacità delle particelle di coesistere in luoghi diversi – stranezze che spingevano il premio Nobel Richard Feynman ad affermare che “chiunque crede di aver capito la meccanica quantistica, non l’ha compresa abbastanza” – hanno fatto sempre più breccia tra i fisici.
universiSecondo la teoria di Everett – spiega Howard Wiseman, a capo del team australiano – ogni universo si divide in una serie di nuovi universi, quando viene effettuata una misurazione quantistica. Partendo dalle sue intuizioni, abbiamo dimostrato che è proprio dall’interazione tra questi mondi, soprattutto repulsiva, che nascerebbero i fenomeni quantistici”. “Nel multiverso – aggiunge su New Scientist David Deutsch, fisico della Oxford University – ogni volta che facciamo una scelta si realizzano anche le altre, perché i nostri doppi negli universi paralleli le compiono tutte”. Un’idea sfuggente, difficile da accettare ma, a pensarci bene, non del tutto negativa. Il pensiero che, di fronte alle scelte più difficili di tutti i giorni, ogni possibile alternativa abbia l’opportunità di realizzarsi potrebbe essere in fondo rassicurante.
Il multiverso mi ha reso una persona più felice – commenta sempre su New Scientist Max Tegmark, fisico del Mit -. Mi ha dato, infatti, il coraggio di correre più rischi”. Ma come provare queste teorie e legarle a fenomeni fisici osservabili? Secondo Lisa Randall, prima donna a ottenere la cattedra di Fisica teorica alla Harvard University, una possibile strada è il legame con le ricerche sulla natura della forza di gravità. In base ai suoi studi, tra i più citati degli ultimi anni, gli altri universi, vicinissimi al nostro anche se invisibili, sarebbero immersi in uno spazio a più dimensioni, come un arcipelago di isole sparse nell’oceano. Su uno di questi isolotti sarebbero concentrate le particelle che trasportano, come fanno i fotoni con la luce, la forza di gravità. Si chiamano gravitoni e sarebbero gli unici in grado di saltare da un universo all’altro. Ma solo alcuni riuscirebbero a “visitare” il nostro universo. Ecco perché la forza di gravità ci appare così debole, poiché diluita su più universi, che la assorbono come una spugna. “Uno degli scopi dei miei studi è spiegare perché la forza di gravità è così debole in confronto alle altre forze fondamentali della natura – spiega la studiosa nel suo libro “Passaggi curvi” -. Un piccolo magnete, infatti, può attirare una graffetta, nonostante la Terra nella sua interezza eserciti su di essa la propria attrazione gravitazionale”.
Il battesimo sperimentale a queste ricerche teoriche potrebbe arrivare a partire dal prossimo anno, al Cern di Ginevra, con la riaccensione alla sua massima energia di Lhc, l’acceleratore di particelle più potente del mondo. Questa macchina, una pista magnetica di 27 chilometri capace di sondare la struttura più intima della materia, potrebbe essere in grado di vedere i gravitoni, fino ad ora mai osservati direttamente. “Con Lhc potremmo trovare particelle che non esistono più dai tempi del Big Bang, circa 14 miliardi di anni fa – sottolinea Randall -. Tra loro potrebbero essercene alcune che vivono solo su altre dimensioni, o persino su altri universi. La loro osservazione, quindi, sarebbe una prova importante dell’esistenza di altri mondi”. Queste particelle, infatti, lascerebbero una sorta d’impronta gravitazionale sul nostro universo. Come un’ombra che si allunga su un muro in un giorno assolato.
Come spesso accade nella scienza, gli studiosi vivono e si muovono ai bordi della conoscenza. “Non sappiamo come questi studi cambieranno la nostra percezione del mondo – afferma Randall -. Lo stesso Einstein non poteva prevedere che la sua teoria della Relatività avrebbe un giorno trovato applicazioni nel Gps. Esistono nell’universo molte regioni ancora inesplorate – aggiunge la studiosa -. Sapere cosa cercare è spesso difficile, ma questo non deve scoraggiare. Ciò che ancora non si conosce deve servire da stimolo per porsi nuovi interrogativi. È questo – conclude la scienziata di Harvard – che rende la scienza accattivante”.”