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L’universo e’ stabile, instabile o meta-stabile?

25 Mar

Negli ultimi articoli, complici anche i tantissimi commenti e domande fatte, siamo tornati a parlare di ricerca e delle ultime misure scientifiche che tanto hanno fatto discutere. Come fatto notare pero’, molto spesso, queste discussioni che dovrebbero essere squisitamente scientifiche lasciano adito ad articoli su giornali, anche a diffusione nazionale, che male intendono o approfittano del clamore per sparare sentenze senza senso e, lasciatemelo dire, assolutamente fuori luogo.

In particole, nell’articolo precedente, abbiamo discusso l’ultima misura della massa del quark top ottenuta mediante la collaborazione dei fisici di LHC e del Tevetron. Questo risultato e’ il piu’ preciso mai ottenuto prima e ci consente, di volta in volta, di migliorare la nostra conoscenza, come spesso ripeto, sempre troppo risicata e assolutamente lontana dalla comprensione del tutto.

Per discutere la misura della massa del top, siamo partiti da una notizia apparsa sui giornali che parlava di un universo pronto a dissolversi da un istante all’altro. Premesso che, come fatto notare, questa notizia era completamente campata in aria, su suggerimento di una nostra cara lettrice, ci e’ stato chiesto di discutere con maggior dettaglio quello che molti chiamano il destino ultimo del nostro universo. Come forse avrete sentito, su alcune fonti si parla spesso di universo stabile, instabile o meta-stabile farfugliando, nel vero senso della parola, come questa particolarita’ sia legata alla massa di qualche particella.

Cerchiamo dunque di spiegare questo importante e non banale concetto cercando sempre di mantenere un approccio quanto possibile divulgativo.

Per prima cosa, dobbiamo tornare a parlare del bosone di Higgs. Come forse ricorderete, in un articolo specifico:

Bosone di Higgs, ma che sarebbe? 

abbiamo gia’ affrontato la sua scoperta, cercando in particolare di spiegare il perche’ l’evidenza di questa particella sarebbe cosi’ importnate nell’ambito del modello standard e della fisica delle alte energie. Come fatto notare pero’, anche in questo caso, parliamo ancora di “evidenza” e non di “scoperta”. Visto che me lo avete chiesto direttamente, ci tengo a sottolineare questa importante differenza.

Come sapete, la fisica e’ detta una “scienza esatta”. Il motivo di questa definizione e’ alquanto semplice: la fisica non e’ esatta perche’ basata su informazioni infinitamente esatte, ma perche’ ogni misura e’ accompagnata sempre da un’incertezza esattamente quantificata. Questa incertezza, e’ quella che comunemente viene chiamato “errore”, cioe’ il grado di confidenza statistico che si ha su un determinato valore. Per poter parlare di evidenza, e’ necessario che la probabilita’ di essersi sbagliati sia inferiore di un certo valore, ovviamente molto basso. Per poter invece gridare alla scoperta, la probabiita’ statistica che quanto misurato sia un errore deve essere ancora piu’ bassa. Questo grado di confidenza, ripeto prettamente statistico, e’ quello che spesso sentiamo valutare riferendosi alla “sigma” o “all’incertezza”.

Bene, tornando al bosone di Higgs, perche’ si dice che ancora non c’e’ la sicurezza che quanto osservato sia proprio quell’Higgs che cerchiamo? Semplice, il grado di confidenza, non ci consente ancora di poter affermare con sicurezza statistica che la particella osservata sia proprio il bosone di Higgs che cerchiamo e non “un” bosone di Higgs o un’altra particella. Come ormai sappiamo, il bosone di Higgs tanto cercato e’ proprio quello relativo al campo di Higgs che determina la massa delle particelle. Per poter essere quel bosone, la particella deve essere, in particolare, scalare e con spin zero. Che significa? Praticamente, queste sono le caratteristiche che definiscono l’identikit dell’Higgs che cerchiamo. Se per quanto riguarda il fatto di essere scalare siamo convinti, per lo spin della particella, dal momento che decade in due fotoni, potrebbe avere spin 0 o 2. Per poter essere sicuri che lo spin sia proprio zero, sara’ necessario raccogliere ancora piu’ dati per determinare con sicurezza questa proprieta’ anche se statisticamente possiamo escludere con una certa incetezza che lo spin sia 2.

Detto questo, e supposto, con una buona confidenza statistica, che quanto trovato sia proprio il bosone di Higgs, sappiamo che la massa trovata per questa particella e’ 125.6 GeV con un un’incertezza totale di 0.4 GeV. Questo valore della massa ha pero’ aperto le porte per una discussione teorica molto accesa e di cui si inizia a parlare anche sui giornali non prettamente scientifici.

Perche’?

Come anticipato, la massa del bosone di Higgs determina la condizione di stabilita’ o instabilita’ del nostro universo. Perche’ proprio l’Higgs? Ovviamente, questo bosone e’ correlato con il campo scalare di Higgs, cioe’ quello che assegna la massa delle particelle. Ora pero’, nel modello standard, troviamo particelle che hanno masse anche molto diverse tra loro. Se osserviamo i quark, passiamo dall’up, il piu’ leggero, al top, il piu’ pesante, con una differenza di massa veramente enorme per particelle che appartengono alla stessa “famiglia”. Detto questo, per determinare la condizione di equilibrio, e tra poco spiegheremo cosa significa, del nostro universo, e’ possibile ragionare considerando proprio le masse dell’Higgs e del top.

In che modo?

Senza spendere troppe parole, vi mostro un grafico molto significativo:

 

Stabilita' dell'universo data dalla correlazione delle masse Top-Higgs

Stabilita’ dell’universo data dalla correlazione delle masse Top-Higgs

Cosa significa questo grafico? Come potete vedere, incrociando il valore della massa del top con quella dell’Higgs e’ possibile capire in quale zona ci troviamo, appunto: stabile, instabile o meta-stabile. Scientificamente, queste sono le condizioni in cui puo’ trovarsi quello che e’ definito vuoto quantomeccanico dell’universo. Se l’universo fosse instabile, allora sarebbe transitato in una successione di stati diversi senza poter formare strutture complesse dovute all’evoluzione. Come potete facilmente capire, in questo caso, noi oggi non saremo qui ad interrogarci su come e’ fatto l’universo dal momento che non avremmo avuto neanche la possibilita’ di fare la nostra comparsa. In caso di universo stabile invece, come il termine stesso suggerisce, tutto rimane in uno stato stazionario senza grosse modificazioni. Meta-stabile invece cosa significa? Questo e’ un termine ricavato direttamente dalla termodinamica. Detto molto semplicemente, un sistema meta-stabile si trova in una posizione di minimo di energia non assoluto. Cioe’? Detto in altri termini, il sistema e’ in uno stato di equilibrio, ma sotto particolari condizioni puo’ uscire da questo stato e scendere verso qualcosa di piu’ stabile ancora. Per capirlo meglio, immaginate di mettere una scodella sul pavimento con dentro una pallina. Se muovete di poco la pallina questa oscillera’ e ricadra’ sul fondo, posizione di equilibrio meta-stabile. Se date un colpo piu’ forte, la pallina uscira’ dalla scodella e andra’ sul pavimento. A questo punto pero’ il vostro sistema immaginario ha raggiunto la posizione piu’ stabile.

Ora, capite bene quanto sia importante e interessante capire che tipo di sistema e’ il nostro universo per determinare eventuali e future evoluzioni temporali che potrebbero avvenire. Come visto nel grafico precedente, per capire lo stato dell’universo possiamo valutare le masse del top e dell’Higgs.

Cosa otteniamo con i valori delle masse oggi conosciuti? Come potete vedere, come per un simpatico scherzo, la massa dell’Higgs ci posizione proprio nella strettissima zona di meta-stabilita’ del nostro universo. Come anticipato, il fatto di non essere nella zona di instabilita’ e’ assolutamente comprensibile pensando al fatto che noi oggi siamo qui. Certo, una massa superiore a 126 GeV ci avrebbe piazzato nella zona stabile dove, come si dice nelle favole, “vissero felici e contenti”. Cosa comporta il fatto di essere nella regione di meta-stabilita’? Come qualcuno, incurante della scienza, cerca di farvi credere, siamo in bilico su una corda. Il nostro universo da un momento all’altro potrebbe transitare verso uno stato piu’ stabile modificando radicalmente le proprieta’ del vuoto quantomeccanico. In questo caso, il nostro universo collasserebbe e segnebbe la nostra fine.

E’ vero questo?

Assolutamente no. Prima di tutto, cerchiamo di ragionare. Come detto, la massa attuale del bosone di Higgs e’ 125.6+/-0.4 GeV. Questo significa che entro una certa probabilita’, piu’ del 15%, la massa del bosone potrebbe essere maggiore di 126 GeV. In questo caso la misura sarebbe pienamente della regione “stabile” dell’universo. Ovviamente, per poter determinare con precisione questo valore e’ necessario ridurre l’incertezza che accompagna la misura in modo da “stringere” l’intervallo entro cui potrebbe essere compresa questa massa.

Se anche l’universo fosse in uno stato meta-stabile, non possiamo certo pensare che da un momento all’altro questo potrebbe uscire dallo stato di equilibrio e transitare verso altro se non in particolari condizioni. Vi ripeto nuovamente come in questo caso ci stiamo muovendo all’interno di ragionamenti prettamente teorici in cui gli stessi principi della fisica che oggi conosciamo potrebbero non essere validi. Secondo alcuni infatti, la stessa evoluzione dell’universo che ha portato oggi fino a noi potrebbe essere stata possibile proprio grazie alla natura meta-stabile del vuoto quantomeccanico.

Come ricorderete, in questi articoli:

Universo: foto da piccolo

Ascoltate finalmente le onde gravitazionali?

cosi’ come in tutti quelli richiamati a loro volta, abbiamo parlato dell’inflazione, cioe’ di quel particolare periodo nell’evoluzione dell’universo che ha portato ad una notevole espansione in tempi brevissimi. Conseguenza dell’inflazione e’ l’avere un universo omogeneo ed isotropo ed in cui le fluttuazione della radiazione di fondo sono molto ridotte. Bene, il bosone di Higgs potrebbe avere avuto un ruolo decisivo per l’innesco del periodo inflazionario. Secondo alcune teorie, infatti, le condizioni fisiche per poter accendere l’inflazione potrebbero essere state date da una particella scalare e l’Higgs potrebbe appunto essere questa particella. Se proprio devo aprire una parentesi, per poter affermare con sicurezza questa cosa, dobbiamo essere sicuri che la fisica che conosciamo oggi possa essere applicata anche in quella particolare fase dell’universo, cioe’ che i modelli attualmente conosciuti possano essere estrapolati a quella che viene comunemente definita massa di Planck dove tutte le forze fondamentali si riunificano. Ovviamente, per poter affermare con sicurezza queste teorie sono necessarie ancora molte ricerche per determinare tutti i tasselli che ancora mancano a questo puzzle.

Seguendo questa chiave di lettura, il fatto di essere in un universo meta-stabile, piu’ che un rischio potrebbe essere stata proprio la caratteristica che ha permesso l’evoluzione che poi ha portato fino ai giorni nostri, con la razza umana presente sulla Terra.

Altro aspetto curioso e importante della meta-stabilita’ dell’universo e’ la possibilita’ di includere i cosiddetti multiversi. Detto molto semplicemente, il fatto che l’universo sia meta-stabile apre gli scenari ad una serie di universi paralleli tutti uno di seguito all’altro caratterizzati da valori continui di alcuni parametri fisici. Non si tratta di racconti fantascientifici o di fantasia ma di vere e proprie teorie fisiche riguardanti il nostro universo.

Concludendo, la scoperta, o l’evidenza, del bosone di Higgs e’ stata sicuramente un ottimo risultato raggiunto dalla fisica delle alte energie, ma certamente non un punto di arrivo. La misura, ancora solo preliminare, della massa della particella apre le porte a scenari di nuova fisica o di considerazioni molto importanti circa la natura del nostro stesso universo. Come visto in questo articolo, quelli che apparentemente potrebbero sembrare campi del sapere completamente diversi e lontani, l’infinitamente piccolo e l’infinitamente grande, sono in realta’ correlati tra loro proprio da singole misure, come quella della massa dell’Higgs. A questo punto, capite bene come lo scneario si fa sempre piu’ interessante e sara’ necessario fare ancora nuove ricerche prima di arrivare a qualcosa di certo.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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E rispunta anche il Big Foot!

3 Lug

Tra pianeti misteriosi, creature magiche, alieni e fatti assurdi, non possiamo certo farci scappare la notizia apparsa sui giornali in questi giorni. Finalmente, dopo anni di smentite, e’ stata finalmente trovata la prova vera dell’esistenza del Big Foot!

Incredibile, direte voi.

Di cosa si tratta?

Come e’ noto, il Big Foot, sarebbe una misteriosa creatura, una via di mezzo tra un essere umano e uno scimmione, che abiterebbe le foreste del centro America. Secondo molti, si tratterebbe di un parente molto stretto dello Yeti, anche detto “incredibile Uomo delle Nevi”. In basa a questa connessione, le due specie proverrebbero dallo stesso ceppo iniziale, ma avrebbero seguito strade evolutive differenti adattandosi ad ambienti completamente diversi.

Quale sarebbe questa prova?

Facile, ve la mostro immediatamente:

La presunta testa di Big Foot rinvenuta in Utah

La presunta testa di Big Foot rinvenuta in Utah

Come vedete, si trattarebbe di una testa fossilizzata di Big Foot. Il curioso reperto e’ stato rinvenuto da un cacciatore in una foresta dello Utah.

Come e’ possibile essere certi della sua provenienza?

La risposta e’ molto semplice, il cacciatore diverse volte ha incontrato Big Foot vivi in prossimita’ di una fonte termale nella foresta. Come viene riportato dal giornale locale che per primo ha pubblicato la notizia, gli avvistamenti di queste creature nello stato americano, sarebbero quasi all’ordine del giorno. Diversi esemplari di questo animale vivrebbero in prossimita’ proprio della fonte termale e sarebbero stati osservati da diversi abitanti del luogo che hanno riportato la loro storia.

Quali sono le prove a sostegno?

Ovviamente, di prove a sostegno neanche l’ombra. Il cacciatore pero’, si dice disponibile a far analizzare il suo prezioso reperto dalla scienza. Attenzione pero’, il proprietario della testa fossile esclude di lasciare il fossile in mano a qualsivoglia laboratorio di ricerca. Solo scienziati indipendenti possono analizzare il reperto, senza mai fargli lasciare l’abitazione del cacciatore. Perche’ questo comportamento? Semplice, il proprietario e’ spaventato dall’idea che qualcuno potrebbe sottrargli il fossile e farlo sparire dalla circolazione.

Al solito, noi saremo anche maligni, ma queste precauzioni un pochino stonano. Come spesso avviene, e’ sempre piu’ facile convincersi di qualcosa perche’ vogliamo che sia cosi’, piuttosto che chiedere la certezza e rimanere delusi.

Perche’ dico questo?

Le foto del reperto sono gia’ state analizzate a vista da medici e ricercatori della locale universita’. Risultato? I ricercatori concordano sul fatto che il reperto altro non e’ che una roccia modellata, probabilmente da eventi naturali, in questa strana forma.

Il perche’ di queste affermazioni e’ facilmente comprensibile. In primis, come visto nella foto, sono completamente assenti dei particolari come le orbite oculari, i denti e le narici. A detta degli esperti, il reperto assomiglierebbe piu’ ad una faccia che ad un teschio fossile. Quando un cranio va in decomposizione, le prime cose che sparisono sono le guance, il naso, gli occhi. Insomma, tutte quelle parti molli ricche di acqua. A riprova, in un qualsiasi teschio in decomposizione, anche con le palpebre chiuse, si vedono le cavita’ oculari svuotate. Cosa non visibile nella foto del reperto.

Detto questo, come anticipato, si tratta quasi con assoluta certezza di una roccia levigata. Ovviamente, non stiamo assolutamente dubitando della buona fede del cacciatore. Il reperto potrebbe essere una roccia levigata da fenomeni naturali, non un reperto lavorato ad hoc per assumere queste sembianze.

Pensate sia assurdo?

Di esempi di questo tipo, ne esistono a bizzeffe. In particolare, in questi articoli:

La Madonna appare sugli alberi?

Messaggio alieno nelle aurore?

abbiamo visto moltissimi esempi, non solo di  rocce, in cui fenomeni naturali finivano per assumere le sembianze di oggetti o persone note. In questo caso, ruolo fondamentale a queste “evidenze” viene proprio dal nostro cervello. Come detto anche in altri articoli:

Quello che i nostri occhi vedono

I nostri occhi vedono quello che noi vogliamo fargli vedere. Non pensate certo che il vento, giusto per fare un esempio, possa modellare le rocce per formare un soggetto particolare. Siamo noi a voler vedere riprodotto quello che pensiamo. In particolare poi, basta che qualcuno veda un qualcosa riprodotto, perche’ tutti gli altri vedano la stessa cosa.

Ad oggi, come anticipato, non vi e’ nessuna prova dichiarata reale che dimostrerebbe l’esistenza del Big Foot, cosi’ come dello Yeti. L’esistenza di queste creature, suscita comunque sempre un certo interesse, al punto da essere considerato uno dei misteri piu’ attraenti per i lettori di internet.

Concludendo, il reperto ritrovato nello Utah non e’ assolutamente una testa fossile di Big Foot, bensi’ solo una roccia modellata da fenomeni naturali. Ad oggi, non esiste nessuna prova dell’esistenza di queste misteriose creature.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

E parliamo di questo Big Bang

9 Apr

Dal momento che, in questo post:

Il primo vagito dell’universo

e in molti altri ancora, abbiamo parlato di nascita ed evoluzione del nostro universo, credo sia giunto il momento di dedicare un articolo apposito su questi concetti. Premetto, che cerchero’ di matenere un profilo piu’ semplice e divulgativo possibile, anche se ci stiamo addentrando in teorie, e spesso anche supposizioni, fisiche non del tutto banali. In questo senso, cerchero’ il piu’ possibile di utilizzare esempi anche volutamente forzati proprio per rendere il tutto maggiormente accessibile a tutti.

Partiamo dalle basi. Allo stato attuale della nostra conoscenza, la teoria maggiormente accettata all’orgine dell’universo e’ quella per cui il tutto si sarebbe formato da un’esplosione iniziale chiamata appunto Big Bang. Come visto nell’articolo precedentemente riportato, non dobbiamo immaginare questo evento come un classico boato, da cui tutti si sarebbe formato, bensi’ come un processo di espansione, anche non costante e molto veloce in alcuni istanti, ma che dura tutt’ora.

Perche’ e’ avvenuto il Big Bang?

Immaginiamo di fissare una scala temporale all’istante iniziale, cioe’ nel momento stesso in cui e’ iniziato il Big Bang. Per dirlo con parole semplici, immaginate di avere un cronometro e di farlo partire nel mometo in cui inizia questa espansione. Secondo la teoria, prima che iniziasse il big bang, materia e antimateria convivevano insieme in una singolarita’, cioe’ costituivano un volume, al limite occupante un punto, estremamemente denso e a temperatura elevatissima. Nella concezione fisica, in questa fase non esistevano le particelle, il tempo e le forze.

Poi cosa e’ successo?

Quando il sistema e’ divenuto instabile, dopo un tempo pari a 10^(-43) secondi, e’ avvenuta quella che si chiama la prima transizione di fase. Cosa significa? Le particelle si sono formate da questo plasma iniziale e ognuna di loro aveva un’energia molto elevata detta “energia di Planck”. In questa fase, detta di Grande Unificazione, tutte le forze, compresa quella gravitazionale, erano unificate, cioe’ si manifestavano come un’unica interazione.

Bene, fermiamoci un attimo e cerchiamo di capire meglio. Al punto in cui siamo arrivati, il big bang e’ gia iniziato. Le particelle cosi’ come le forze, anche se ancora unificate, si sono formate. Riprendiamo dall’inizio. Al tempo iniziale, cioe’ prima che iniziasse l’espansione, materia e antimateria convivano insieme. Dopo un tempo brevissimo, quando si formano le particelle, dopo 10^(-43) secondi, ci sono ancora materia e antimateria, appena 10^(-6) secondi dopo l’inizio, rimane solo materia.

Dove e’ finita l’antimateria?

Per chi lo avesse perso, abbiamo parlato in dettaglio di antimateria in questo post:

Due parole sull’antimateria

Il nostro attuale universo e’ formato solo da materia. L’antimateria e’ scomparsa. Perche’? Affiche’ questo sia possibile, e dunque sia iniziato il big bang, la fisica ci dice che devono essere state verificate le 3 condizioni di Sakharov. Senza entrare troppo nel dettaglio, in questa ipotesi, ci deve essere stata un’asimmetria tra materia e antimateria, che ha portato allo squilibrio che vediamo oggi. In particolare, in questo contesto si parla appunto di violazione di CP, cioe’ proprio di squilibrio della simmetria materia-antimateria nell’universo.

E’ possibile che siano rimaste delle sacche di antimateria da qualche parte oppure che l’universo sia formato da due distinte zone, una di materia ed una di antimateria?

La risposta e’ no. Capiamo il perche’. Quando entrano in contatto, materia e antimateria si annichilano, cioe’ ineragiscono distruggendosi a vicenda, e producendo radiazione gamma, cioe’, in linea di principio forzando l’esempio, luce. Se esistessero zone ben delimitate di materia e antimateria, nel punto di separazione tra di esse, si avrebbe annichilazione con la conseguente produzione di raggi gamma. Di questa radiazione non vi e’ nessuna evidenza ne’ dagli osservatori a Terra, ne’ dai satelliti, ne’ tantomeno dalle missioni esplorative che abbiamo mandato nello spazio.

Le condizioni di Sakharov offrono dunque un modello teorico in grado di spiegare perche’ potrebbe essere avvenuto questo squilibrio e quindi sia iniziato il big bang. Dico “potrebbe” perche’ al momento non tutte le condizioni sono state verificate e grande aiuto in questo senso dovrebbe venire dallo studio della fisica delle particelle agli acceleratori. Aprendo una piccola parentesi, quando in un acceleratore facciamo scontrare due fasci, questi interagiscono tra loro ad altissima energia. Man mano che aumentiamo l’energia, utilizzando sistemi sempre piu’ potenti, e’ come se andassimo indietro nel tempo tendendo verso il big bang. Ovviamente le energie oggi disponibili sono ancora molto lontane da quella iniziale, ma questo genere di studi ci consentono di comprendere molte cose importanti sul mondo delle particelle elementari.

Dunque, ricapitolando, abbiamo un sistema iniziale materia-antimateria, intervengono le condizioni di Sakharov e il sistema inizia ad espandersi facendo scomparire l’antimateria. Inizialmente le forze erano tutte unificate e le particelle si scontravano tra loro ad altissima energia.

Dopo, cosa e’ successo?

Man mano che il tempo scorreva, si passo’ attraverso varie fasi, ognuna caratterizzata da una rottura di simmetria di qualche tipo. In tal senso, le forza si divisero tra loro, lasciando quelle che oggi indichiamo come forze fondamentali: forte, debole, elettromagnetica e gravitazionale. In particolare, quest’ultima fu la prima a separarsi non appena la temperatura inizio’ a scendere e le onde gravitazionali poterono propagarsi liberamente.

Qualche minuto dopo l’istante iniziale, le particelle, cioe’ protoni e neutroni, poterono iniziare a combianrsi formando nuclei di Deuterio ed Elio. Questa importante fase viene chiamata “nucleosintesi”.

La temperatura dell’universo era pero’ ancora troppo elevata. Per osservare la formazione dei primi atomi, si dovette aspettare ancora circa 379000 anni, quando materia e radiazione finalmente si separarono e quest’ultima pote’ viaggiare libera nel cosmo. Di questo preciso istante, abbiamo anche parlato in questo post:

Universo: foto da piccolo

in cui, come visto, si ebbe la formazione della radiazione di fondo che oggi, alla temperatura attuale, e’ di 2.7K con uno spettro nelle microonde.

Dopo questa fase, gli addensamenti di materia cominciarono ad attrarsi gravitazionalmente, formando poi le galassie, le stelle, i pianeti, ecc, cioe’ , quello che vediamo oggi osservando l’universo.

Ma esistono delle prove di tutto questo? E se in realta’ il big bang non fosse mai avvenuto?

Come visto in altri post, ma anche come comprensibile da quanto detto, proprio la radiazione di fondo costituisce una prova del big bang. Detto in altri termini, la CMB non sarebbe altro che un’eco di quanto avvenuto, cioe’ un reperto fossile dell’esplosione iniziale.

Inoltre, la velocita’ di espansione delle Galassie, misurata per la prima volta da Hubble, costituisce un’altra prova a sostegno di questa teoria.

Partendo da quest’ultimo concetto, una domanda lecita che chiunque potrebbe farsi e’: “dove e’ avvenuto il Big Bang?”

Modello dell'espansione dal Big Bang

Modello dell’espansione dal Big Bang

In tal senso, se inizialmente si aveva un punto da cui poi tutto si e’ espanso, immaginando un rewind dovremmo essere in grado di identificare il punto iniziale del big bang. In realta’, non e’ cosi’. I fisici sono soliti dire che il Big Bang e’ avvenuto ovunque o anche che ogni punto dell’universo e’ un centro di espansione.

Che significa?

L’espansione dello spazio tempo avviene in piu’ di tre dimesioni, per cui non e’ facile immaginare a mente cosa sia avvenuto. Per capire questo concetto, immaginate l’universo come un palloncino inizialmente sgonfio. Ora, prendendo un pennarello, fate dei puntini sulla superificie. Se le pareti del palloncino sono l’universo che si espande, mentre gonfiate il palloncino, ciascun punto, tra quelli che avete disegnato, vedra’ gli altri allontarsi da lui. In questo contesto, ciascun punto e’ centro dell’espansione, cioe’ ogni punto vede gli altri punti allontarsi da lui in tutte le direzioni. L’animazione riportata potra’ aiutarvi a capire meglio questo discorso. Fissando un punto, tutti gli altri si allontanano da questo, indipendentemente da quello che scegliete come vostro centro. Dunque, se osservate l’universo dalla Terra, vedrete tutti gli altri corpi allontarsi da noi, come se la Terra fosse il centro dell’espansione.

Concludendo, esistono diverse prove sperimentali a sostegno del Big Bang, cioe’ di questa esplosione iniziale da cui, partendo da uno stato di equilibrio materia-antimateria, tutto si e’ formato passando attraverso diverse rotture di simmetrie. Ad oggi, o forse mai, nessuno potra’ spiegare perche’ questa materia e antimateria erano li o cosa c’era prima di questo equilibrio. Se volete, ognuno, con il suo pensiero e la sua convinzione, puo’ dare la sua spiegazione. I processi di evoluzione dal tempo zero, sono ipotizzati, ma ancora molto lavoro resta da fare per verificare queste teorie e capire a fondo perche’, come e con che intensita’ sino avvenuti determinati meccanismi. Insomma, di lavoro da fare ce n’e’ ancora molto.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

 

Universo: foto da piccolo

24 Mar

In questi ultimi giorni, tutti i giornali, i telegiornali, i siti internet specializzati, sono stati invasi da articoli scientifici riguardanti le ultime scoperte fatte con il telescopio Planck. I dati di questo telescopio, gestito interamente dalla nostra Agenzia Spaziale Europea, hanno mostrato una foto dell’universo quando aveva solo 380000 anni. Ecco la foto che sicuramente vi sara’ capitato di vedere:

L'universo alla tenera eta' di 380000 anni

L’universo alla tenera eta’ di 380000 anni

Si parla anche di risultati sconvolgenti: l’universo e’ piu’ vecchio di quello che si pensava fino ad oggi. Inoltre, la radiazione cosmica di fondo presenta delle differenze tra i due emisferi oltre a mostrare una regione fredda piu’ estesa di quella che si pensava.

Fantastico, direi io, questi risultati mi hanno veramente impressionato. Ora pero’, la domanda che mi sono posto e’ molto semplice, anche su giornali nazionali, ho visto articoli che commentavano questa foto parlando di CMB, anisotropie, fase inflazionistica. In pochissimi pero’, si sono degnati di spiegare in modo semplice il significato di questi termini. Purtroppo, spesso vedo molti articoli che ripetono a pappagallo le notizie senza neanche chiedersi cosa significano quei termini che stanno riportando.

Cerchiamo, per quanto possibile, di provare a fare un po’ chiarezza spiegando in maniera completamente divulgativa cosa significa: radiazione cosmica di fondo, periodo inflazionistitico, ecc.

Andiamo con ordine. La foto da cui siamo partiti ritrae l’universo quando aveva 380000 anni ed in particolare mostra la mappa della radiazione cosmica di fondo.

Prima cosa, come facciamo a fare una foto dell’universo del passato? In questo caso la risposta e’ molto semplice e tutti noi siamo in grado di sperimentarla facilmente. Quando alziamo lo sguardo e vediamo il cielo stellato, in realta’ e’ come se stessimo facendo un viaggio nel tempo. Se guardiamo una stella distante 100 anni luce da noi, significa che quell’immagine che osserviamo ha impiegato 100 anni per giungere fino a noi. Dunque, quella che vediamo non e’ la stella oggi, bensi’ com’era 100 anni fa. Piu’ le stelle sono lontane, maggiore e’ il salto indietro che facciamo.

Bene, questo e’ il principio che stiamo usando. Quando mandiamo un telescopio in orbita, migliore e’ la sua ottica, piu’ lontano possiamo vedere e dunque, equivalentemente, piu’ indietro nel tempo possiamo andare.

Facciamo dunque un altro piccolo passo avanti. Planck sta osservando l’universo quando aveva solo 380000 anni tramite la CMB o radiazione cosmica a microonde. Cosa sarebbe questa CMB?

Partiamo dall’origine. La teoria accettata sull’origine dell’universo e’ che questo si sia espanso inizialmente da un big bang. Un plasma probabilmente formato da materia e antimateria ad un certo punto e’ esploso, l’antimateria e’ scomparsa lasciando il posto alla materia che ha iniziato ad espandersi e, di conseguenza, si e’ raffreddata. Bene, la CMB sarebbe un po’ come l’eco del big bang e, proprio per questo, e’ considerata una delle prove a sostegno dell’esplosione iniziale.

Come si e’ formata la radiazione di fondo? Soltanto 10^(-37) secondi dopo il big bang ci sarebbe stata una fase detta di inflazione in cui l’espansione dell’universo ha subito una rapida accelerazione. Dopo 10^(-6) secondi, l’universo era ancora costituito da un plasma molto caldo di  fotoni, elettroni e protoni, l’alta energia delle particelle faceva continuamente scontrare i fotoni con gli elettroni che dunque non potevano espandersi liberamente. Quando poi la temperatura dell’universo e’ scesa intorno ai 3000 gradi, elettroni e protoni hanno cominciato a combianrsi formando atomi di idrogeno e i fotoni hanno potuto fuoriuscire formando una radiazione piu’ o meno uniforme. Bene, questo e’ avvenuto, piu’ o meno, quando l’universo aveva gia’ 380000 anni.

Capiamo subito due cose: la foto da cui siamo partiti e’ dunque relativa a questo periodo, cioe’ quando la materia (elettroni e protoni) hanno potuto separarsi dalla radiazione (fotoni). Stando a questo meccanismo, capite anche perche’ sui giornali trovate che questa e’ la piu’ vecchia foto che potrebbe essere scattata. Prima di questo momento infatti, la radiazione non poteva fuoriuscire e non esisteva questo fondo di fotoni.

Bene, dopo la separazione tra materia e radiazione, l’universo ha continuato ad espandersi, dunque a raffreddarsi e quindi la temperatura della CMB e’ diminuita. A 380000 anni di eta’ dell’universo, la CMB aveva una temperatura di circa 3000 gradi, oggi la CMB e’ nota come fondo cosmico di microonde con una temperatura media di 2,7 gradi Kelvin. Per completezza, e’ detta di microonde perche’ oggi la temperatura della radiazione sposta lo spettro appunto su queste lunghezze d’onda.

Capite bene come l’evidenza della CMB, osservata per la prima volta nel 1964, sia stata una conferma proprio del modello del big bang sull’origine del nostro universo.

E’ interessante spendere due parole proprio sulla scoperta della CMB. L’esistenza di questa radiazione di fondo venne predetta per la prima volta nel 1948 da Gamow, Alpher e Herman ipotizzando una CMB a 5 Kelvin. Successivamente, questo valore venne piu’ volte corretto a seconda dei modelli che venivano utilizzati e dai nuovi calcoli fatti. Dapprima, a questa ipotesi non venne dato molto peso tra la comunita’ astronomica, fino a quando a partire dal 1960 l’ipotesi della CMB venne riproposta e messa in relazione con la teoria del Big Bang. Da questo momento, inizio’ una vera e propria corsa tra vari gruppi per cercare di individuare per primi la CMB.

Penzias e Wilson davanti all'antenna dei Bell Laboratories

Penzias e Wilson davanti all’antenna dei Bell Laboratories

Con grande sorpresa pero’ la CMB non venne individuata da nessuno di questi gruppi, tra cui i principali concorrenti erano gli Stati Uniti e la Russia, bensi’ da due ingegneri, Penzias e Wilson, con un radiotelescopio pensato per tutt’altre applicazioni. Nel 1965 infatti Penzias e Wilson stavano lavorando al loro radiotelescopio ai Bell Laboratories per lo studio della trasmissione dei segnali attraverso il satellite. Osservando i dati, i due si accorsero di un rumore di fondo a circa 3 Kelvin che non comprendenvano. Diversi tentativi furono fatti per eliminare quello che pensavano essere un rumore elettronico del telescopio. Solo per darvi un’idea, pensarono che questo fondo potesse essere dovuto al guano dei piccioni sull’antenna e per questo motivo salirono sull’antenna per ripulirla a fondo. Nonostante questo, il rumore di fondo rimaneva nei dati. Il punto di svolta si ebbe quando l’astronomo Dicke venne a conoscenza di questo “problema” dell’antenna di Penzias e Wilson e capi’ che in realta’ erano riusciti ad osservare per la prima volta la CMB. Celebre divenne la frase di Dicke quando apprese la notizia: “Boys, we’ve been scooped”, cioe’ “Ragazzi ci hanno rubato lo scoop”. Penzias e Wilson ricevettero il premio Nobel nel 1978 lasciando a bocca asciutta tutti gli astronomi intenti a cercare la CMB.

Da quanto detto, capite bene l’importanza di questa scoperta. La CMB e’ considerata una delle conferme sperimentali al modello del Big Bang e quindi sull’origine del nostro universo. Proprio questa connessione, rende la radiazione di fondo un importante strumento per capire quanto avvenuto dopo il Big Bang, cioe’ il perche’, raffreddandosi, l’universo ha formato aggreggati di materia come stelle e pianeti, lasciando uno spazio quasi vuoto a separazione.

Le osservazioni del telescopio Planck, e dunque ancora la foto da cui siamo partiti, hanno permesso di scoprire nuove importanti dinamiche del nostro universo.

Prima di tutto, la mappa della radiazione trovata mostra delle differenze, o meglio delle anisotropie. In particolare, i due emisferi presentano delle piccole differenze ed inoltre e’ stata individuata una regione piu’ fredda delle altre, anche detta “cold region”. Queste differenze furono osservate anche con la precedente missione WMAP della NASA, ma in questo caso si penso’ ad un’incertezza strumentale del telescopio. Nel caso di Plack, la tecnologia e le performance del telescopio confermano invece l’esistenza di regioni “diverse” rispetto alle altre.

Anche se puo’ sembrare insignificante, l’evidenza di queste regioni mette in dubbio uno dei capisaldi dell’astronomia, cioe’ che l’universo sia isotropo a grande distanza. Secondo i modelli attualmente utilizzati, a seguito dell’espansione, l’universo dovrebbe apparire isotropo, cioe’ “uniforme”, in qualsiasi direzione. Le differenze mostrate da Planck aprono dunque lo scenario a nuovi modelli cosmologici da validare. Notate come si parli di “grande distanza”, questo perche’ su scale minori esistono anisotropie appunto dovute alla presenza di stelle e pianeti.

Ci sono anche altri importanti risultati che Planck ha permesso di ottenere ma di cui si e’ parlato poco sui giornali. In primis, i dati misurati da Planck hanno permesso di ritoccare il valore della costante di Hubble. Questo parametro indica la velocita’ con cui le galassie si allontanano tra loro e dunque e’ di nuovo collegato all’espansione dell’universo. In particolare, il nuovo valore di questa costante ha permesso di modificare leggermente l’eta’ dell’universo portandola a 13,82 miliardi di anni, circa 100 milioni di anni di piu’ di quanto si pensava. Capite dunque perche’ su alcuni articoli si dice che l’universo e’ piu’ vecchio di quanto si pensava.

Inoltre, sempre grazie ai risultati di Planck e’ stato possibile ritoccare le percentuali di materia, materia oscura e energia oscura che formano il nostro universo. Come saprete, la materia barionica, cioe’ quella di cui siamo composti anche noi, e’ in realta’ l’ingrediente meno abbondante nel nostro universo. Solo il 4,9% del nostro universo e’ formato da materia ordinaria che conosciamo. Il 26,8% dell’universo e’ invece formato da “Materia Oscura”, qualcosa che sappiamo che esiste dal momento che ne vediamo gli effetti gravitazionali, ma che non siamo ancora stati in grado di indentificare. In questo senso, un notevole passo avanti potra’ essere fatto con le future missioni ma anche con gli acceleratori di particelle qui sulla terra.

Una considerazione, 4,9% di materia barionica, 26,8% di materia oscura e il resto? Il 68,3% del nostro universo, proprio l’ingrediente piu’ abbondante, e’ formato da quella che viene detta “Energia Oscura”. Questo misterioso contributo di cui non sappiamo ancora nulla si ritiene essere il responsabile proprio dell’espansione e dell’accelerazione dell’universo.

Da questa ultima considerazione, capite bene quanto ancora abbiamo da imparare. Non possiamo certo pensare di aver carpito i segreti dell’universo conoscendo solo il 5% di quello che lo compone. In tal senso, la ricerca deve andare avanti e chissa’ quante altre cose strabilinati sara’ in grado di mostrarci in futuro.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Il segnale WOW!

25 Gen

In un precedente articolo, parlando di onde elettromagnetiche, ci siamo soffermati a discutere dei presunti segnali extraterrestri captati sia da Tesla che da Marconi. Come visto, in realta’, questi segnali, per quanto reali perche’ realmente osservati, con molta probabilita’ non erano affatto provenienti dal cosmo, ma bensi’ dalla Terra stessa:

Marconi, Tesla e l’evidenza aliena

Ora, rimanendo in tema, vorrei continuare a parlare di presunte evidenze di vita fuori dalla Terra mediante l’utilizzo di segnali elettromagnetici. In particolare, e’ molto interessante analizzare a fondo un episodio molto dibattutto e su cui molto si e’ speculato, il cosiddetto segnale WOW!.

Andiamo con ordine, capendo prima di cosa stiamo parlando.

Molti di voi gia’ conosceranno il progetto SETI, cioe’ l’attivita’ volta alla ricerca di eventuali segnali provenienti dallo spazio e che potrebbero indicare la presenza di forme di vita intelligenti aliene.

Bene, nel 1977, precisamente il 15 agosto, il radiotelescopio “Big Ear” (Grande Orecchio) dell’Universita’ dell’Ohio, ha captato proprio uno di questi segnali. Mentre era in ascolto dei segnali di fondo provenienti dallo spazio, il Prof. Ehman, ha osservato sul tabulato di Big Ear, qualcosa di diverso, un forte segnale, ben distaccato dal fondo.

Pensando subito ad un segnale di origine extraterrestre, il Prof. Ehman ha cerchiato il segnale sul tabulato, scrivendo a fianco una tipica espressione di sorpresa, appunto WOW!.

Questa riportata e’ una foto del tabulato con la nota a margine di cui stiamo parlando:

Il segnale del 1977 con la nota di Ehman

Il segnale del 1977 con la nota di Ehman

Proprio da questa espressione, a questo evento e’ stato dato il nome di “Segnale WOW!”.

Apriamo una piccola parentesi. La storia riportata ci fa capire subito il perche’ del nome di questo segnale. Spesso sulla rete si legge che gli alieni avrebbero inviato un segnale, in morse, in onde radio, o in altre ipotesi fantasiose, con scritto WOW!. Capite ovviamente che queste sono informazioni del tutto non veritiere ed altamente fantasiose.

Premesso questo, analizziamo questa storia. Le domande piu’ ovvie che possono venirci in mente sono: “da dove viene il segnale?”, “da chi e’ stato mandato?”, “come facciamo ad essere sicuri che non si tratti di un rumore di fondo, di un evento terrestre o di un problema del radiotelescopio?”. Tutte domande lecite e spontanee. Cerchiamo appunto di analizzare i fatti, ragionando su tutte le possibili risposte a queste domande.

La prima cosa da fare e’ capire come funziona Big Ear.

A differenza dei moderni radiotelescopi, a forma di parabola e orientabili nella direzione che vogliamo, Big Ear assomigliava piu’ ad un campo da football con due grandi antenne ai lati:

Il radiotelescopio Big Ear

Il radiotelescopio Big Ear

Come capite anche dalla foto, questo radiotelescopio non era orientabile, ma fisso sulla superficie terrestre. Proprio la rotazione del nostro pianeta, consentiva a Big Ear di spazzare diverse zone del cielo.

Bene, questo e’ un primo punto molto importante. Dal momento che la Terra si muove con un movimento continuo, Big Ear poteva “ascoltare” ciascuna porzione di cielo per un intervallo ben definito. Piu’ precisamente, l’apertura angolare, cioe’ la porzione di cielo visibile ad un preciso istante, fa si che ciascun punto poteva essere ossservato per un periodo di 72 secondi. Facciamo un esempio molto semplice, immaginate di essere in piedi e di ruotare lentamente su voi stessi. I vostri occhi sono il telescopio, voi siete la Terra che gira. ruotando a velocita’ costante, potete vedere ciascun oggetto intorno a voi per un tempi limitato, sempre tenendo la testa ferma. Bene, il funzionamento del radiotelescopio e’ esattamente questo. Dunque, un qualsiasi segnale proveniente dallo spazio sarebbe stato ascoltato per soli 72 secondi, se fosse durato di piu’ o di meno, avrebbe indicato una provenienza terrestre.

Fin qui dovrebbe essere tutto chiaro.

Grafico dell'intensita' del segnale in funzione del tempo

Grafico dell’intensita’ del segnale in funzione del tempo

Nell’immagine precedente, abbiamo visto il tabulato di Big Ear, ma cosa significano quei numeri e lettere? Senza spiegare per filo e per segno la corrispondenza esatta, il segnale WOW! aveva una durata di 72 secondi e una frequenza di 1420,356 MHz. Nella figura a lato viene riportato il segnale su un grafico intensita’ verso tempo, mostrando proprio la durata di 72 secondi.

E allora ci siamo, 72 secondi era proprio l’intervallo che stavamo cercando. Abbiamo la conferma?

Assolutamente no. Come detto, se il segnale fosse stato minore o maggiore di 72 secondi, sarebbe stata la condizione sufficiente a farci dire che l’origine non era extraterrestre. Avere un segnale esattamente di 72 secondi, e’ una condizione necessaria per affermare l’origine non terrestre, ma assolutamente non sufficiente. In parole povere, potrebbe essere ma non siamo ancora sicuri.

Facciamo dunque altre considerazioni.

Dall’immagine del segnale, vediamo un impulso che cresce, arriva ad un massimo e poi ridiminuisce seguendo quella che si chiama curva a campana. Anche questo spinge sull’origine extraterrestre, capiamo il perche’. Ripensando all’esempio della persona che gira su se stessa, un qualsiasi oggetto, durante la rotazione, entra nel campo visivo, poi si sposta esattamente di fonte a noi, e poi pian piano ne esce. Dal momento che Big Ear ruota insieme alla Terra, un segnale captato avrebbe proprio una forma a campana, dal momento che avrebbe un massimo in un solo istante, e intensita’ minore prima e dopo.

Ci sono stati altri segnali di questo tipo ricevuti da Big Ear? Assolutamente no. WOW! fu l’evento di intesita’ maggiore mai captato, circa 30 volte maggiore del rumore di fondo normalmente osservato. Questo ovviamente smentisce ulteriormente l’ipotesi terrestre. Se il segnale fosse prodotto in qualche modo sul nostro pianeta, magari sarebbe capitato altre volte.

Inoltre, il radiotelescopio usato, come e’ visibile dalla foto riportata, aveva due antenne distinte. Grazie a questa configurazione, un normale segnale terrestre, dunque continuo, appariva con uno sfasamento fisso per le due antenne indipendenti. WOW! venne percepito da una sola antenna, dunque possiamo escludere un ronzio fisso a discapito di un singolo segnale che viaggiava nello spazio.

Da dove proveniva il segnale WOW!?

Data la rotazione terrestre, il segnale proveniva, sempre che fosse prodotto nello spazio, da una regione a sud-est del Sagittario.

E se invece fosse di altra origine? Su questa domanda, del tutto lecita, sono state fatte molte ipotesi, cerchiamo di valutarle insieme:

Pianeti del sistema solare: questa ipotesi e’ da escludere. I pianeti emettono onde radio a causa del loro calore. Emissione non termiche sono state osservate da alcune lune di giove a causa di particelle che si muovono nel campo magnetico. La struttura di questi segnali e’ pero’ diversa da WOW! e in piu’ nel giorno e nella data del segnale, non erano presenti pianeti del sistema solare nella direzione esplorata.

Asteroidi: anche in questo caso, non c’erano asteroidi in zona. Inoltre, la ridotta dimensione di questi corpi non consente emissione di segnali di questo tipo.

Sono anche da scartare altre ipotesi cosmiche come la scintillazione interstellare o la lente gravitazionale, a causa della forma del segnale WOW! non compatibie con questi fenomeni.

E se invece il segnale fosse prodotto sulla Terra?

Per rispondere meglio a questa domanda, dobbiamo tornare a caratterizzare il segnale WOW!. Fino a questo punto, abbiamo parlato della sua intensita’ e della sua forma, e abbiamo detto che aveva una frequenza di 1420,356 MHz, per essere precisi era un segnale molto stretto tra 1420,356 e 1420,456 MHz.

Bene, questa frequenza e’ molto simile alla cosiddetta riga spettrale a 21 cm dell’idrogeno. Di cosa si tratta? L’atomo di idrogeno, composto da un protone e da un elettrone, puo’ emettere una radiazione dovuta alla variazione di alcuni parametri di queste particelle, ad una frequenza di 1420, 405 MHz, dunque molto simile a quella del segnale WOW!. Cosa significa questo? Dal momento che l’idrogeno e’ l’elemento piu’ leggero e piu’ abbondante dell’universo osservabile, e’ lecito pensare che la sua frequenza possa essere utilizzata da una civilta’ aliena intelligente per mettersi in contatto con altre forme di vita. Per darvi un’idea, in astronomia, proprio studiando questa riga di emissione, si e’ riusciti a determinare la forma a spirale della Via Lattea e la sua curva di rotazione. Questa particolare frequenza e’ importante anche per altri due motivi non trascurabili. Prima di tutto, un segnale con queste caratteristiche riesce a passare attraverso le nubi di polvere interstellare percorrendo lunghi tragitti senza essere assorbito, ma anche perche’ questa frequenza e’ vietata per i segnali trasmessi da Terra.

Cosa comporta quest’ultimo particolare, cioe’ che i trasmettitori a terra non possono utilizzare la frequenza in questione?

Questa considerazione ci consente di eliminare molte ipotesi sull’origine terrestre del segnale. Premesso che un trasmettitore a terra non avrebbe rilasciato, come detto in precedenza, un segnale di 72 secondi, questa ipotesi esclude anche che WOW! provenisse da un aereo, da un satellite artificiale o da qualche altro velivolo spaziale dal momento che la frequenza e’ vietata. Inoltre, nel momento in cui il segnale e’ stato ricevuto, nessun velivolo si trovava nell’area spazzata da Big Ear.

Attenzione pero’, apriamo una parentesi anche qui. Siamo nel 1977, anche in questo caso dobbiamo tornare a pensare alla guerra fredda. Come detto in altri post, in quegli anni, sia USA che URSS, avevano molti programmi segreti in via di sviluppo, ma anche tanti aerei top secret che giravano per i nostri cieli. Anche pensare che qualcuno di questi velivoli abbia violato le leggi utilizzando frequenze vietate, magari per sperimentazione, non e’ inverosimile. In questo caso pero’, difficilmente se ne potrebbe venire a capo a meno di dichiarazioni a distanza di 35 anni da parte dei soggetti interessati. Dichiarazione quantomeno improbabili dal momento che molti dei progetti dell’epoca sono ancora classificati come top secret.

A questo punto, la domanda e’, cosa e’ successo dopo il messaggio WOW!? Ovviamente molti astronomi hanno utilizzato Big Ear per riprovare ad ascoltare messaggi da quella zona lontana dell’universo, ma purtroppo invano. Non ci sono stati piu’ ulteriori messaggi. Negli anni successivi, in diverse occasioni e con altri radiotelescopi, si e’ tentata la stessa ricerca, ma WOW! e’ stato l’unico caso della storia di questo tipo.

Perche’ non ci sono stati altri messaggi? Se il segnale fosse stato prodotto da una civilita’ aliena, possibile che ne abbiano mandato soltanto uno?

Su queste domande, diverse ipotesi sono state fatte. La piu’ importante, a mio avviso, e’ quella data dallo stesso Frank Drake, uno dei fondatori del progetto SETI. Per poter mandare un segnale nel cosmo, cercando di raggiungere zone molto lontane, e’ necessario inviare segnali molto stretti, cioe’ in zone molto limitate dello spazio in modo da poter concentrare la maggior parte dell’energia in un punto evitando dispersioni. In questa ipotesi, ogni volta lanciate un segnale in direzioni diverse, e non e’ assolutamente detto che altri casi incrocino proprio la nostra Terra.

Il messaggio di Arecibo del 1974

Il messaggio di Arecibo del 1974

Questa ipotesi e’ verosimile. Anche gli essere umani hanno fatto una cosa simile, inviando in realta’ un solo segnale nello spazio. E’ il caso del famoso messaggio di Arecibo, inviato nel 1974 verso la galassia di Ercole distante da noi 25000 anni luce.

Secondo alcuni, il segnale WOW! potrebbe essere la risposta di civilta’ aliene a questo messaggio. Questa teoria e’ del tutto impossibile. Vi spiego il perche’. Prima di tutto, come detto, la galassia di Ercole si trova a 25000 anni luce, cioe’ il nostro segnale impiegherebbe 25000 anni per arrivare e altrettanti per farci arrivare la risposta. Anche l’ipotesi che il messaggio di Arecibo sia stato intercettato da qualche parte prima della galassia di Ercole e’ da scartare. Lungo quella direzione, e considerando l’ampiezza angolare del segnale, non ci sono corpi celesti su cui eventuali civilita’ aliene potrebbero vivere e da cui avrebbero ascoltato il nostro messaggio.

Dunque? Da cosa o da chi e’ stato prodotto il segnale WOW!?

Come visto nell’articolo, ci sono alcuni punti aperti, ma molte altre ipotesi conosciute sono state valutate e scartate. Ad oggi, il segnale WOW! rimane ancora un mistero senza spiegazione.

Cosa possiamo dunque concludere?Prima di tutto, questo e’ un chiaro esempio di mistero sia dal punto di vista antropologico che scientifico. Come vedete, in questo caso abbiamo presentato i fatti, li abbiamo analizzati e non ne siamo venuti a capo.

Il segnale WOW! e’ la chiara dimostrazione che esistono ancora dei fatti senza un’interpretazione scientifica, ma soprattutto che blog come questo non fanno disinformazione, come qualcuno pensa, ma semplicemente si limitano ad analizzare i fatti cercando di trarre conclusioni.

Proprio come ultimo punto, vorrei aprire una nuova ulteriore parentesi. Molte volte ci troviamo a discutere di improbabili video che girano in rete di avvistamenti di dischi volanti, di alieni ripresi in qualche foresta o su qualche letto per autopsie. Il 99% di questi video puo’ essere smascherato con semplici considerazioni. Perche’ spendere tanto tempo a creare prove improbabili, invece di ragionare su eventi come il segnale WOW!?

La ricerca scientifica puo’ aiutarci a trovare una risposta sull’origine del segnale. Magari non e’ stato prodotto da una civilita’ aliena ma solo da un aereo di qualche nazione che volava di nascosto usando frequenze vietate oppure da un fenomeno che ancora non conosciamo nel nostro universo e che produce segnali elettromagnetici di questo tipo. Ad oggi non abbiamo una risposta.

Solo per farvi capire meglio. Oggi Big Ear non esiste piu’. Al suo posto sono state costruite case, strade e supermercati, installazioni considerate migliori dal punto di vista economico. Ovviamente ci sono altri radiotelescopi in giro per il mondo, ma la ricerca scientifica in questa direzione deve assolutamente continuare. Forse quello che abbiamo captato era veramente un tentativo di contatto inviato da una civilita’ extraterrestre, non dobbiamo certamente ignorarlo per concentrare i nostri sforzi nella creazione di video fasulli da caricare su youtube.

 

 

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Marconi, Tesla e l’evidenza aliena

23 Gen

Nel precedente post:

Black Knight e segnali dallo spazio

abbiamo parlato del presunto satellite alieno Black Knight e dell’ipotesi complottista che vorrebbe una massiccia operazione di copertura per impedire la diffusione delle prove dell’esistenza di forme di vita extraterrestre gia’ vicine a noi.

Come visto, anche in questo caso, si tratta di una montatura mediatica, in cui vengono messi insieme diversi elementi, anche relativi a periodi storici diversi, creando appunto una storia apparentemente credibile, ma che cede ad un’analisi cronologica dei fatti.

Nel precedente post, abbiamo pero’ lasciato un punto in sospeso. Resta da chiarire e discutere se veramente durante i primi esperimenti di ricezione e trasmissione di onde radio, fossero stati trovati segnali inspiegabili dal punto di vista naturale e imputabili a forme di vita non terrestre.

Solo per completezza di informazione, in alcuni casi si parla non solo di evidenza di segnali alieni, ma addirittura che Tesla e Marconi fossero in stretto contatto con queste forme di vita e che proprio da queste comunicazioni abbiano ottenuto l’ispirazione per le formidabili innovazioni scientifiche pensate in quegli anni.

Tralasciando queste ipotesi fantasiose, concentriamoci invece sui segnali.

Di Tesla abbiamo gia’ parlato in due post precedenti:

Il Raggio della Morte

Il Raggio del Dolore

Come detto in questo caso, Tesla rappresenta da sempre una delle figure piu’ amate e citate nelle teorie complottiste. Le sue innovazioni hanno spinto, a volte anche per colpa della disinformazione o anche della censura subita dallo scienziato, ipotesi incredibili di invenzioni miracolose e ancora oggi non del tutto capite. Come detto in precedenza, stiamo parlando di un grande scienziato, non capito al tempo, ma la cui memoria viene solo sporcata ulteriormente e coperta di ridicolo attraverso queste idee complottiste.

Fatta questa doverosa premessa, veniamo al dunque, cioe’ ai segnali captati sotto forma di onde radio.

Storicamente, sembrerebbe che entrambi gli scienziati abbiano evidenziato segnali non spiegabili mediante le loro apparecchiature. E’ possibile che si tratti veramente di segnali alieni? Qual’e’ l’origine di questi messaggi?

Prima di saltare a facili conclusioni, vi invito a fare una riflessione. Storicamente, siamo intorno ai primi anni del 1900. Questo solo per inquadrare il contesto storico anche in base alle conoscenze scientifiche che si avevano al tempo.

Concentrandoci su Marconi, a riprova di quanto affermato, vi mostro un articolo del 1920 del New York Times in cui si parla proprio di questi misteriosi segnali e della ricerca dell’origine aliena proposta dallo stesso Marconi:

Articolo storico del New York Times che parla dei segnali alieni di Marconi

Articolo del 1920 del New York Times che parla dei segnali alieni di Marconi

Come vedete, non stiamo parlando di falsita’ storiche. L’articolo e’ reale e il nostro Marconi aveva veramente formulato l’ipotesi che potesse trattarsi di un segnale di origine aliena, o meglio non di origine terrestre, non conoscendo sorgenti possibili in grado di produrre oscillazioni di questo tipo.

Per capire l’origine di questi segnali, dobbiamo ripensare al contesto storico in cui siamo inseriti.

Al tempo, non si aveva una conoscenza come quella attuale delle onde elettromagnetiche, ma soprattutto si ignoravano molte sorgenti, anche di onde radio, presenti a terra e nello spazio.

La prima ipotesi semplice che possiamo fare e’ che i segnali fossero codici Morse trasmessi da un altro punto della Terra. Nel 1920, questa tecnologia era gia’ conosciuta ed utilizzata, ma si ignorava che segnali di questo tipo potessero viaggiare anche per lunghe distanze attraverso la nostra atmosfera. Solo nel 1926 venne infatti scoperta la ionosfera.

Una prova di questo, potrebbe essere, come riportato anche nell’articolo del NYT, il fatto che di questi segnali non ve ne fosse traccia negli esperimenti di Eiffel. Vista anche la tecnologia del tempo, non possiamo certo escludere che si potesse trattare di un rumore di fondo presente nelle apparecchiature elettriche utilizzate.

Se proprio vogliamo uscire dai confini della Terra, oggi come oggi, sappiamo che il nostro universo non e’ affatto muto dal punto di vista delle onde radio. Esistono tantissime famiglie di oggetti in grado di emettere onde radio a frequenza e potenze diverse. Per chi lo ignorasse, esiste proprio una branca dell’astronomia che si chiama radio-astronomia. In questo contesto, si esplora proprio l’universo scadagliando e cercando emettitori di onde radio. L’esempio piu’ semplice e che forse ricorderete tutti, giusto per rimanere in tema, e’ il radio telescopio protagonista del film Contact.

Vediamo quali possono essere le sorgenti di onde radio anche vicine a noi.

Prima tra tutte, dobbiamo sicuramente annoverare Giove. Questo pianeta ha una magnetosfera, cioe’ la zona in cui fa sentire l’effetto del suo campo magnetico,  molto estesa e la cui ampiezza puo’ superare l’orbita di Saturno. Effetto di questo forte campo magnetico sono le persistenti aurore che si formano sui poli di questo pianeta e, appunto, le intense emissioni radio emesse verso lo spazio. Si pensi che in base a queste caratteristiche, Giove viene spesso indicato anche come una debole radio-pulsar, proprio per indicare l’emissione di segnali di questo tipo.

Per quanto riguarda i segnali captati da Tesla, con molta probabilita’ si trattava di segnali emessi da nuvole interstellari o da giganti rosse e captate nel suo laboratorio di Colorado Springs. Secondo lo scienziato, si trattava invece di segnali provenienti da Marte, ipotesi questa mai verificata dal punto di vista scientifico, anche alla luce delle attuali conoscenze.

Anche il nostro Sole e’ una sorgente radio, ed in particolare e’ la piu’ potente per lunghezze d’onda inferiori al metro. Storicamente, la prima radio sorgente venne individuata e studiata nel 1932, dunque successivamente agli anni di cui stiamo parlando, dall’astronomo Karl Jansky.

Per essere precisi, moltissime classi di corpi emettono onde radio. Il buco nero al centro della galassia, i resti delle supernove, le radio pulsar, alcune galassie, ecc. Nel nostro universo e’ anche presente una sorta di rumore di fondo, noto come “fondo di microonde cosmico” o CMB, che altro non e’ che il residuo dell’esplosione del Big Bang.

Dunque, il fatto che Tesla e Marconi avessero captato dei segnali ignoti nei loro strumenti e’ una verita’ storica. Cio’ che invece non e’ veritiera e’ la spiegazione aliena di queste onde radio. Come visto nell’articolo, la ionosfera puo’ essere utilizzata, come in realta’ facciamo oggi, come una guida d’onda per trasmettere segnali a lunga distanza. Il nostro universo, ma anche solo tanti corpi che popolano il nostro Sistema Solare, sono stati poi successivamente scoperti come forti emettitori di segnali di questo tipo. Alla luce di questo, ma soprattutto a causa della non evidenza di segnali anomali in altre apparecchiature dello stesso periodo, possiamo facilmente affermare che l’origine di questi presunti segnali e’ da ricercarsi in una qualche sorgente, anche non nota al tempo. L’ipotesi sbagliata nasce ovviamente dalle limitate conoscenze astronomiche degli anni che stiamo analizzando alla luce della novita’ tecnologica proposta proprio dagli scienziati in questione.

 

 

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