Il Nobel corre sulle onde
ma non arriva in Italia

Anche il premio Nobel per la fisica 2017 è andato a tre americani: Rainer Weiss (nato a Berlino, ma dal 1962 negli USA), Barry Barish e Kip Thorne (grande scienziato e grande divulgatore), tutti appartenenti alla collaborazione americana e franco italiana di LIGO/VIRGO. Tuttavia la motivazione parla solo di LIGO: i tre sono stati premiati «per i loro contributi decisivi alla realizzazione del rivelatore LIGO e per l’osservazione delle onde gravitazionali».

Tra poco diremo perché VIRGO è stata dimenticata a Stoccolma. Ora fermiamoci subito sulla sostanza: l’osservazione delle onde gravitazionali. Una scoperta tra le più importanti nella storia della fisica dell’ultimo secolo e di ogni tempo. Premio Nobel davvero meritato, dunque. Le onde gravitazionali sono increspature dello spaziotempo – piccole onde, appunto, in un mare altrimenti pressoché piatto – previste da Albert Einstein e dalla sua teoria della relatività generale un secolo fa. Sono prodotte in maniera significativa solo dallo scontro tra grandi masse, come quelle di due stelle a neutroni o, ancor più, come quelle dei due buchi neri coinvolti nel caso reso pubblico dalla collaborazione LIGO/VIRGO nel febbraio di un anno fa, il 2016.

Rilevare le onde gravitazionali è così difficile che Einstein stesso pensava fosse del tutto impossibile. Occorrono tecnologie che il più grande fisico di ogni tempo non poteva neppure immaginare. La ricerca effettiva è, infatti, iniziata solo mezzo secolo dopo, negli anni’60 a opera del tedesco Joseph Weber. Ma un ruolo di primo piano lo ha avuto subito dopo l’italiano Edoardo Amaldi, che insieme a Guido Pizzella, all’inizio degli anni ’70, mise a punto un’antenna gravitazionale che, tuttavia, non riuscì a captare le onde. Non con sufficiente certezza, almeno.

Questi insuccessi hanno portato molti fisici – tra i primi, i tre premiati – a immaginare una nuova e sofisticatissima tecnologia di rilevamento: gli interferometri. Negli Stati Uniti ne hanno costruiti due, a centinaia di distanza l’uno dall’altro, costituiti da due grandi bracci di 4 chilometri ciascuno che insieme formano un unico sistema: LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). A Cascina, in Toscana, c’è n’è un terzo, frutto di una collaborazione tra Italia e Francia, chiamato VIRGO. L’interferometro americano e quello europeo collaborano strettamente tra loro sia nel rilevamento pressoché simultaneo delle onde sia nell’analisi dei dati. Tanto che si deve parlare di un unico grande esperimento, il LIGO/Virgo.

Gli interferometri sono strumenti molto complessi, frutto di una tecnologia pionieristica davvero sofisticata. Semplificando molto possiamo dire che si basano sul fatto che fasci di luce laser sparati tra specchi a chilometri di distanza possono subire, appunto, un’interferenza tipica a causa di eventuali increspature dello spaziotempo. In altre parole il tempo di percorrenza della luce laser cambia quando il lungo interferometro subisce un allungamento o un accorciamento a causa delle onde gravitazionali. Immaginate quanto sia difficile eliminare gli errori, visto che gli specchi di un interferometro posso vibrare anche quando passa un camion a qualche chilometro di distanza.

Bene, il caso ha voluto che nel settembre 2015 – quando i due interferometri LIGO hanno rilevato entrambi il passaggio di onde gravitazionali – a Cascina VIRGO fosse spento. E, dunque, l’osservazione fisica è stata realizzata solo in America. Di qui il premio ai pionieri di LIGO: Weiss, Barish e Thorne. Mentre l’analisi dei dati e la deduzione che a produrle, quelle onde, fosse stato lo scontro tra due buchi neri è stata dell’intera collaborazione LIGO/VIRGO. Alla scoperta hanno, dunque, partecipato anche i fisici italiani. Che, ancora una volta – in questo caso per mera sfortuna – hanno sfiorato il Nobel per un pelo. Ma, ancora una volta, hanno dimostrato che da oltre ottant’anni (da Fermi in poi) la fisica italiana è costantemente alla frontiera.