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MEETING 2009/ L’affascinante ricerca delle origini dell’Universo

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Il prossimo 26 agosto il Meeting di Rimini ospiterà un premio Nobel per la fisica: è John Mather, che ha conquistato il premio che fu di Einstein e di Fermi, nel 2006, condividendolo con George F. Smoot per gli studi sulla radiazione cosmica, l’eco del Big bang.

 

Mather, dopo la laurea in fisica a Berkeley ha iniziato l’attività di ricerca presso il Goddard Institute for Space Studies di New York, dove ha partecipato al programma COBE (Cosmic Background Radiation) dedicato appunto all’osservazione della radiazione cosmica di fondo e dal quale sono venuti i risultati che hanno valso ai due il Nobel. Ora però sta già lavorando per le prossime esplorazioni scientifiche spaziali, come direttore del James Webb Space Telescope (JWST), il telescopio spaziale che fra qualche anno, prenderà in carico l’eredità del celebre telescopio Hubble.

 

Ma con Smoot, Mather non ha solo condiviso il Nobel: condivide l’emozione di parlare alla curiosa platea del Meeting. Smoot infatti vi ha partecipato nel 2007, con una relazione dal titolo “Nelle pieghe del tempo: osservare la prima luce”; Mather parteciperà alla tavola rotonda su“L'esperienza umana della scoperta”, con un altro premio Nobel, Charles Townes, con il paleontologo Yves Coppens e sotto la regia di Marco Bersanelli. È interessante allora ripercorre i passaggi salienti dell’intervento di Smoot, anche per poter cogliere meglio il senso di queste esperienze parallele.

 

Lo scienziato, come è ormai abitudine in questo tipo di incontri, ha guidato il pubblico in una cavalcata tra le immagini spettacolari del cosmo, portando una serie di esempi che aiutano a capire in modo che la natura si riveli a noi: “Basta che la osserviamo con sufficiente attenzione. A volte, se si sa dove guardare, si scoprono delle cose molto interessanti”. Come il fatto che l’universo sia in espansione, e che ci sia una radiazione residua del grande scoppio iniziale. “Ecco come fu scoperta. Edwin Hubble nel 1920 scoprì che l’universo si espande. Ben presto si cercò di capire che cosa succedeva. Un russo trasferitosi negli Usa, George Gamow, lavorò con Ralph Alpher, uno studente, per cercare di capire come si comportano gli elementi dell’universo. Insieme convinsero l’amico Hans Bethe a lavorare con loro e a pubblicare un articolo su una tesi denominata alfa beta gamma, dalle loro iniziali. Previdero che l’universo fosse costituito al 75% di idrogeno, al 24, quasi 25% di elio e di una piccola percentuale di elementi leggeri. Furono poi altri astronomi a scoprire che gli elementi pesanti - compresi carbonio, azoto e ossigeno - erano prodotti dalle stelle di ultima generazione. Per avere un universo tale che contenesse i primi elementi, l’universo in espansione doveva ancora avere una sufficiente quantità di calore. E il calore residuo, secondo questi astronomi, doveva corrispondere a un corpo nero a circa 5 gradi Kelvin. Finalmente, nel ‘64-’65, Penzias e Wilson scoprirono ciò che noi chiamiamo radiazione a 3 gradi Kelvin”.

 

Smoot ha poi raccontato come è iniziata la sua ricerca su questa radiazione, nella convinzione che si trattasse di qualcosa di primordiale e potesse far luce sui primi momenti di vita dell’universo. Bisognava poter analizzare la radiazione in modo più raffinato, cercando di capire se era davvero uniforme, come sembrava in un primo momento, o se aveva delle increspature, delle piccole variazioni di temperatura che potessero essere misurate. Qui è iniziata la sfida degli strumenti di osservazione. Dapprima l’equipe di scienziati si è spostata al Polo Sud, da dove compiere osservazioni in condizioni ottimali. Poi l’idea di piazzare gli strumenti su un satellite.

 

Ed ecco il progetto di COBE e i suoi risultati, cioè quelle mappe dell’universo neonato, che consentono di intravvedere i semi delle galassie. “A prima vista il cielo appare uniforme, quasi fosse un tappeto; però, zoomando, cominciamo a vedere delle strutture di forma diversa, fino a percepire ammassi di galassie. Noi oggi pensiamo che l’universo sia fatto così: piccoli ammassi di materia, gruppi e ammassi più grandi, come se fossero una rete. Quando tutte queste stringhe si mettono assieme abbiamo quello che chiamiamo un gigantesco ammasso di galassie. Quando guardiamo le immagini delle galassie, sembra di guardare un’immagine della Terra dall’alto e di vedere le luci delle aree metropolitane”.

 

Smoot ritiene di aver capito come sono nate le galassie: ci sono volute delle piccole fluttuazioni all’inizio e, naturalmente, anche quella che ormai è nota come la materia oscura. “Poi è bastato aspettare circa quattordici miliardi di anni ed ecco bello e sfornato il nostro universo. Alcune fluttuazioni sono stati sufficienti per creare qualche centinaio di miliardi di galassie, poi l’universo ha cominciato ad espandersi e a raffreddarsi, ha rallentato leggermente, a causa dell’effetto gravità. Non molto tempo fa, avvenne una cosa incredibile: l’universo ha cominciato ad espandersi con maggiore rapidità e la velocità è aumentata, sta aumentando, ed è per questo che parliamo di quattordici miliardi di anni, invece dei dieci miliardi di cui si parlava in precedenza, ne abbiamo aggiunti quattro”.

 

Nel frattempo, tra l’intervento di Smoot e il prossimo Mather, c’è stato il lancio del satellite Planck, che potrà rivelare ulteriori particolari sull’infanzia dell’universo e sulla nascita delle galassie. Non per nulla Smoot concludeva così il suo contributo, quasi lanciando idealmente la palla al suo compagno di Nobel: “Abbiamo ancora questo mistero su cui lavorare, il nostro lavoro non si è esaurito: vogliamo continuare a studiare l’universo, abbiamo una serie di quesiti molto interessanti ed emozionanti”.



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COMMENTI
20/08/2009 - Bethe, non Peter (Nicola Gagliolo)

Per amor di precisione: l'Hans Peter citato nell'articolo andrebbe sostituito con Hans Bethe, altrimenti risulta incomprensibile il gioco di parole con le lettere dell'alfabeto greco. La leggenda vuole che Alpher e Gamow lavorassero inizialmente da soli all'articolo, e chiesero poi a Bethe di firmarlo insieme a loro, perché in effetti Alpher-Bethe-Gamow suonava molto bene. Bethe inizialmente accettò il gioco, ma poi si coinvolse molto seriamente nel lavoro.

RISPOSTA:

Un grazie di cuore per la precisazione. La Redazione