Attilio Ferrari, La stampa 22/4/2009, 22 aprile 2009
CI VUOLE UN’ALTRA FISICA
«La cosmologia è una combinazione delle leggi della gravitazione di Einstein su grandi scale e delle leggi della meccanica quantistica sulle piccole scale. Le domande sono semplici, ma le risposte sono complesse. Ed è questa complessità a motivarci». Parola di Edward W. Kolb, direttore del dipartimento di Astronomia e Astrofisica dell’Università di Chicago, famoso per gli studi sulle prime fasi dell’Universo.
Quali sono le ultime scoperte sulla composizione del cosmo?
«L’astronomo conta le stelle e le galassie fino al fondo dell’Universo: scopre che è fatto soprattutto di idrogeno ed elio, ma che sono presenti elementi come il carbonio, l’ossigeno e il ferro. Però, oggi, le osservazioni dicono anche che quanto vediamo è il 5% dell’Universo. Un 25% ulteriore è necessario per impedire che le galassie si disperdano: si tratta di una materia ”invisibile”, a cui abbiamo dato il nome di materia oscura. Il rimanente 70% è una forma di materia/energia richiesta dalle leggi di espansione, l’energia oscura. Abbiamo dato dei nomi a queste componenti, ma non significa averle capite».
Che cosa sappiamo di loro?
«Per quanto riguarda la materia oscura, si pensa che si tratti di particelle esotiche prodotte nei primi istanti dell’Universo, nel Big Bang, quando l’Universo era caldo e in rapida espansione. Si spera che i test al Cern generino le condizioni per produrre queste particelle: potremmo studiarle attraverso la trasformazione in materia normale. L’energia oscura, invece, è considerata una forma di massa/energia dello spazio vuoto, un concetto che apre la via verso una nuova fisica».
Quali sono i candidati per la materia oscura?
«Le idee più accreditate provengono dalle teorie supersimmetriche, secondo cui ogni particella ha una sua corrispondente particella superpartner. Tra le altre sarebbero presenti i Wimp, particelle massive capaci di effetti gravitazionali, ma che interagiscono debolmente con la materia attraverso le altre forze di natura - elettromagnetica, debole e forte - con cui potremmo rivelarle. Queste particelle potrebbero costituire la materia oscura. Il satellite ”Pamela” ha rivelato un eccesso di positroni provenienti dalle regioni del centro galattico, dove i campi gravitazionali causano un accrescimento di materia e una condensazione di energia: l’annichilazione di particelle supersimmetriche potrebbe esserne l’origine, anche se sono più probabili altre interpretazioni. Se gli esperimenti fossero negativi, escludendo l’esistenza di particelle supersimmetriche, dovremmo considerare la possibilità che le leggi della gravitazione sulle grandi scale vadano modificate. Già si lavora su quest’idea».
E l’energia oscura? Non tutti credono alla sua esistenza.
«Le osservazioni sulle supernove dicono che l’espansione dell’Universo sembra accelerare. Altre osservazioni legate alle anisotropie della radiazione di fondo indicano che la massa dell’Universo debba essere due volte e mezza quella della materia normale e di quella oscura. Per comprendere questi effetti occorrono nuovi concetti. L’idea favorita è che esista della massa associata allo spazio vuoto. Tuttavia sono possibili anche altre interpretazioni. Le leggi della gravitazione potrebbero essere differenti su scala cosmologica oppure - come ho studiato con l’Università di Padova - le leggi di espansione nel modello standard di Friedmann sarebbero da modificare per tener conto del fatto che l’Universo è condensato in stelle e galassie».
Ci sono test che possono decidere se l’energia oscura esista o si deve immaginare una nuova cosmologia?
«Abbiamo i telescopi, che permettono di andare indietro, all’origine dell’Universo. I dettagli di questa espansione ci diranno quali dei punti di vista - energia oscura o variazioni delle leggi dell’espansione stessa - è il più corretto».