Energia, Onde gravitazionali

Dalla teoria della relatività generale a Virgo: 100 anni di ipotesi

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relatività generale

100 anni di storia, di prove e studi. La teoria della relatività generale, dalla intuizione di Einstein del 1916 ad oggi, ha incontrato ostacoli, si è trasformata ed è stata confermata. Come è cambiata la fisica in questi 100 anni?

La teoria della relatività generale di Einstein, che ieri è stata confermata con la scoperta delle onde gravitazionali, ha più di 100 anni. Ma cosa dice questa teoria? L’intuizione rivoluzionaria di Albert Einstein capovolge la concezione Newtoniana dell’Universo: lo Spazio non è tridimensionale ed il tempo non è un’entità a sé. Entrambi, secondo la teoria di Einstein, sono profondamente connessi e formano un continuum a quattro dimensioni: il cosiddetto ‘Spazio/Tempo’. Non è possibile, dunque, parlare di Spazio separatamente dal Tempo, e viceversa. Per tale teoria lo spazio si curva in presenza della materia (anche la luce devia la sua traiettoria rettilinea) e il Tempo non è lineare nè assoluto, ma è relativo. Cosa vuol dire? Che il tempo va a velocità diverse in luoghi diversi.

La prima conferma della teoria della relatività generale

Dal 1916 iniziarono una seria di esperimenti che potessero confermare questa teoria. Fu la deviazione della traiettoria della luce a fornire la prova sperimentale. Nel 1919 un’eclissi solare permise di misurare con precisione la curvatura dei raggi luminosi provenienti da un gruppo di stelle lontane, a causa della massa del Sole. La misura corrispondeva ai calcoli previsti da Einstein.

Verso la Teoria del Tutto

La teoria di Einstein suggeriva un percorso verso una teoria del campo unificante delle proprietà geometriche dello spazio-tempo, luogo comune del campo elettromagnetico e gravitazionale. Ma gli studi furono interrotti dalla scoperta delle forze nucleari forte e debole, che non potevano essere incluse né nella gravità né nell’elettromagnetismo. La teoria della relatività generale è caduta in una sorte di limbo da cui però è riuscita, macinando negli anni successivi numerosi successi e diventando uno strumento irrinunciabile per la comprensione dell’universo.

I numerosi studi hanno portato ad ipotizzare una Teoria del Tutto, una teoria della fisica teorica che spiega interamente e collega assieme tutti i fenomeni fisici conosciuti, collegando tutte le interazioni fondamentali della natura (gravità, forza nucleare forte, forza nucleare debole e forza elettromagnetica). Uno dei principali esponenti è Hawking Stephen, convinto che la Teoria del Tutto dovrebbe dare una profonda comprensione dei vari tipi di particelle e delle diverse forze.

Stephen Hawking

Ligo e Virgo

Per meglio comprendere l’Universo e la sua evoluzione è necessario interpretare tutti i messaggi che giungono dallo spazio lontano. E’ per questo che negli ultimi anni sono stati realizzati dei rivelatori di onde gravitazionali, con l’intento di rilevare direttamente le onde gravitazionali emanate da tali eventi astronomici, come la fusione di due stelle di neutroni.

Tra questi vi è l’Osservatorio Interferometrico Laser per Onde Gravitazionali (LIGO, Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), il quale è stato operativo fin dal 2002, e Virgo cofinanziato in Italia dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dallo  European Gravitational Observatory (EGO). Sono stati proprio gli interferometri Ligo, americano, e Virgo, italiano, hanno agito insieme per riuscire a catturare per la prima volta il segno delle onde gravitazionali. La teoria di Einstein, dopo 100 anni di storia, è stata confermata.

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