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giovedì 31 dicembre 2009

TRA SCIENZA E MISTERO: IL BUCO NERO-THE BLACK HOLE

In questo momento il professor Xian Zhang nel laboratorio dell’Università di Berkeley , in California, sta compiendo delle ricerche per la creazione di materiali ottici di nuovo stampo in grado di controllare, rallentare, intrappolare la luce scindendone i fotoni. Già ha creato un meta-materiale, il CIPT, che ispirandosi al comportamento dei buchi neri sarebbe in grado di donare l’Invisibilità. Ecco perché la sua ricerca è anche finanziata dal governo americano, dal dipartimento per la ricerca, che intende perseguire lo scopo a fini bellici. Questa ricerca è stata documentata nel 2008 su un numero della rivista scientifica “Science” e notizie più dettagliate possono essere reperite nel blog a carattere scientifico tecnologico “Dita di Fulmine”. Un altro motivo fondamentale per studiare i buchi neri è questo, come mi ricordava la mia amica studentessa di Fisica all’Università di Perugia, Alessia Murrone: le due più grandi teorie fisiche del novecento sono la Relatività di Einstein e la meccanica quantistica di Bohr. La prima descrive fenomeni macroscopici a livello astronomico ed è una teoria della gravità, l’altra descrive fenomeni a livello microscopico atomico e subatomico trascurando la gravità! Non solo, mentre la Relatività generale conserva una struttura spazio-tempo precisa e materiale, la meccanica quantistica è dominata dal principio di autodeterminazione di Heisemberg, secondo cui è impossibile conoscere contemporaneamente il movimento nello spazio e nel tempo di una singola particella. Una recente ricerca affermerebbe inoltre, cosa difficile a credersi, che una particella spostandosi da un punto A a un punto B compia tutti i tragitti possibili contemporaneamente!!! Potremmo decidere questa regola: le due teorie si applicano a campi diversi, benissimo, non cadono in contraddizione ma…. Esiste un oggetto tanto piccolo da essere analizzato secondo la quantistica ma tanto denso da necessitare della gravità della relatività e questo ci rompe l’equilibrio perfetto che avevamo creato… è l’eccezione… il buco nero!


Noi i buchi neri non li vediamo. Non li vediamo in quanto sono dotati di un campo gravitazionale capace di attirare persino le radiazioni luminose, e quindi dotato di una velocità di fuga superiore ai 300.000 km/s. Sono invisibili. In passato Mitchell, Cavendish e altri intelletti erano rimasti sorpresi nell’osservare delle stelle ruotare intorno a un apparente nulla e perdere del loro potenziale. Come era possibile? Laplace, scienziato famoso per aver scritto il primo trattato di fisica, la Meccanica celeste, senza aver nominato il nome di “Dieu” e per questo aver anche suscitato lo stupore di Napoleone, fu il primo a ipotizzare l’esistenza di corpi che chiamò “stelle nere”. Ma ben presto la teoria decadde perché in contrasto con la visione della luce corpuscolare di Isaac Newton. La scienza è fatta così, di ipotesi, di teorie destinate a cadere o a essere rinnovate per cercare di leggere in modo più aderente possibile l’immenso libro dell’universo scritto con caratteri matematici e semplici. Siamo tutti bambini, dirà Newton, di fronte al vasto oceano della Verità: ogni tanto raccogliamo, meravigliati, un sassolino o una conchiglia più bella del solito. Noi oggi sappiamo dell’esistenza dei buchi neri anche grazie agli studi dell’italiano Roberto Giaconi e al satellite Chandrasekar che nel 1975 ha percepito le prime radiazioni emesse da un buco nero, nella Galassia del cigno. Immaginiamo dunque un buco nero: un piccolissimo nucleo composto da una materia che quantitativamente è una nullità, a volte qualche decina di kilometri, ma capace di sviluppare un campo gravitazionale immenso, l’orizzonte degli eventi che non solo è capace di alterare lo spazio ma anche il tempo: una minima particella del nucleo di un buco nero pesa di più di tutte le tonnellate dell’Everest! Se fosse possibile a una navicella spaziale fermarsi un anno intorno all’orizzonte degli eventi di un buco nero (cioè la soglia oltre cui sarebbe risucchiato) sulla Terra passerebbero 1.000 anni! Non solo , se fosse mandato in esplorazione un astronauta con il compito di mandare ogni secondo un segnale, il primo sarebbe udito subito dopo un secondo, il successivo impiegherebbe più tempo, il terzo potrebbe essere atteso per tutta l’eternità. L’astronauta inoltre si farebbe sempre più minuscolo e rosso, tendente al violaceo (per via della lunghezza d’onda, redshift) prima di disintegrarsi. Avrei ancora tantissimo da scrivere… ma vorrei concludere parlando dei quasar… i quasar sono davvero agli antipodi dell’universo che noi conosciamo, sono i corpi più lontani che siamo stati in grado di avvistare, addirittura alcuni a 10 miliardi di anni luce (per intenderci, un solo anno luce è circa 65.000 volte la distanza fra Terra e Sole…). I quasar sono corpi astronomici che propagano emissioni radio di altissima intensità: mille volte più luminosi del sole, avrebbero al loro centro dei buchi neri supermassivi, cioè dal campo gravitazionale esteso milioni di volte il Sole capace di generare nel loro disco di accrescimento radiazioni di qualche miliardo di gradi. Avrei ancora tantissimo da dire, parlandovi di Scharzschild, del tempo inteso come unità fisica e quarta dimensione, ma vorrei congedarmi da questo articolo smentendo i vari luoghi comuni che spesso accompagnano i buchi neri: non è vero innanzitutto che il Sole si trasformerà in un buco nero e ci divorerà: questo è nettamente in contrasto con il limite di chandrasekar, serve una quantità massima almeno il doppio quella del sole per originare un buco nero, il sole non originerà nemmeno una supernova (1.4 massa maggiore rispetto al sole) e non ci inghiottirà. Seconda casa: è ormai assodato che al centro della nostra galassia ci sia un buco nero, e questo ha alimentato ultimamente tutto un finale di fantascienza , romanzesco e anche musicale. Elio e le storie tese hanno scritto la canzone “Supermassiccio” in cui si paventa la distruzione della terra per opera di un buco nero. Falso, il buco nero inghiotte solo ciò che supera l’orizzonte degli eventi e diventa soggetto del suo campo gravitazionale. Anzi, sembra che ogni galassia abbia al suo interno almeno un buco nero. Quindi stiamo tranquilli, niente paure e falsi allarmismi. Sapere è potere.


Jakob Panzeri

3 commenti:

  1. Grazie Jaque per questo nuovissimo articolo, che innaugura l'angolo delle scienze. L'argomento è parecchio azzeccato e molto affascinante : i buchi neri. In effetti, ci si è resi conto (anche se il professore sta lavorando ad un nuovo progetto per delle fibre ottiche in grado di acchiappare i fotoni etc. etc.) che l'uomo non è capace di arrivare a conoscere tutto, qualcosa di oscuro deve sempre pur esserci, qualcosa di inarrivabile e inconoscibile!

    Complimenti ancora e...BUON ANNO Amministratori e Fan del SYMPOSIUM!

    Stefania.

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  2. Grazie per il bellissimo articolo,per avere inaugurato la sezione scienze e per la citazione!;) L'argomento dei buchi neri è uno di quelli che affascina di più gli scenziati da sempre e per scoprire cosa accade al loro interno ci vorrebbe come hai giustamente ricordato una teoria quantistica della gravità,e averla significherebbe aver risolto il più grande enigma della fisica del XX sec.!

    mi permetto solo alcune precisazioni(non è per mettere i puntini sulle i :D).
    Mentre la teoria della relatività è stata interamente fatta da einstein,la meccanica quantistica è stata scoperta da diversi scienziati a partire dallo stesso Planck fino ad arrivare a chi ancora oggi ci lavora(indubbiamente Bohr è stato uno dei principali ma non l'unico).
    Il principio di Heisenberg si chiama di indeterminazione..altrimenti la cosa assume un altro significato! :D
    Il fatto che una particella per andare da A a B compie tutti i tragitti possibili non risale ad una recente ricerca ma ha un pò più di anni..si tratta della formulazione di Feynman della meccanica quantistica intorno agli anni '50!

    ciao!! e buon proseguimento al vostro blog! :)

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  3. Ciao Alessia, grazie a te :-) Contiamo anche sui tuoi suggerimenti per rendere viva ed efficace anche la zona della cultura scientifica sul nostro blog! Per Heisemberg, ho fatto una gaffe e la riconosco... e che contemporaneamente stavo studiando il principio di autodeterminazione dei popoli eneunciato dai Wilson tra i suoi 14 punti alla conferenza di Parigi-Versailles, e deve essermi venuto un lapsus linguae. certo, Heisemberg ha ideato il principio di indeterminazione. Grazie! ciao ciao! a presto :-)

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