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SCOPERTE/ Ecco la firma lasciata dalle onde gravitazionali nell'universo appena nato

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Negli ultimi due decenni una vasta gamma di esperimenti sono stati dedicati allo studio della prima luce dell’universo, il CMB appunto. «Si tratta di una radiazione – ci spiega Mennella, che è Calibration Manager di LFI - che ha viaggiato per 14 miliardi di anni e che ci porta un’immagine diretta dell’universo infuocato degli inizi, a una temperatura di 3000 K e corrispondente a un redshift di circa 103.

La mappa più profonda e dettagliata del fondo cosmico sull’intero cielo è stata recentemente rilasciata da PLANCK e nuovi fondamentali dati dalla missione sono attesi nei prossimi due anni».Nel frattempo sono stati portati avanti vari esperimenti con osservazioni da terra o da pallone stratosferico, capaci di misurare regioni limitate di cielo con altissima precisione e di cogliere in questo modo caratteristiche fini della radiazione. Tra queste la più ricca informazione è la polarizzazione della luce primordiale. «Uno dei meccanismi in grado di polarizzare il fondo cosmico (e di generare i cosiddetti “modi B” rilevati da BICEP2) - osserva Bersanelli - è la presenza di onde gravitazionali nell'universo al tempo dell'inflazione: con questo termine viene descritto il periodo di espansione esponenziale prevista dall'omonima teoria, un periodo ipotizzato su tempi dell’ordine di 10-32-10-35 secondi dopo il Big Bang. Questa teoria è stata sviluppata a partire dagli anni ’80, grazie al lavoro teorico di Alan Guth e altri, per spiegare alcuni fatti altrimenti fisicamente incomprensibili nel nostro universo, quali la sua straordinaria “piattezza” (cioè il fatto che la sua geometria è pressoché perfettamente euclidea) e la sua estrema isotropia anche su scale apparentemente disconnesse causalmente. Inoltre l’inflazione fornirebbe un meccanismo per la prima generazione delle perturbazioni primordiali che vediamo tracciate dalle anisotropie del CMB, cioè da quelle increspature che hanno dato origine a tutte le strutture dell’universo presente».I risultati di BICEP2 darebbero per la prima volta un’evidenza diretta di quella primordiale inflazione cosmica.

«Il meccanismo fisico responsabile della polarizzazione rivelata da BICEP2 – prosegue Mennella - sono le onde gravitazionali prodotte al momento dell’inflazione: piccole oscillazioni nella metrica dello spazio-tempo previste dalla Relatività Generale, che modificano lo stato di polarizzazione dei fotoni in modo prevedibile, con un’ampiezza che dipende dall’energia caratteristica dell’epoca dell’inflazione. La misura dei “modi B” di polarizzazione è, pertanto, anche una prova indiretta dell'esistenza di onde gravitazionali».

Un risultato rivoluzionario, quindi? «Come in ogni grande scoperta- conclude Bersanelli - occorrono verifiche incrociate, con esperimenti e dati diversi prima di essere certi del risultato. I dati attesi da PLANCK per il 2014 e il 2015 costituiranno, in questo contesto, la base per una conferma o meno della scoperta. Certo è che il team di BICEP2 ha prodotto uno strumento e dei dati di prim'ordine, che costituiscono una sfida appassionante per i cosmologi del XXI secolo».

(Mario Gargantini)



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