Vittorio Sabadin, La Stampa 12/4/2014, 12 aprile 2014
DUE ASTRONAUTI GENELLI: LA RELATIVITA’ DI EINSTEIN ALLA PROVA DELLA NASA
La Nasa ha finalmente a disposizione quello che le era sempre mancato per dimostrare la teoria della relatività di Einstein: due astronauti fratelli gemelli. Nel marzo del 2015 uno dei due, Scott Kelly, raggiungerà il cosmonauta russo Mikhail Kornienko per una missione nella Stazione spaziale della durata di un anno. Mentre Scott viaggerà in orbita per 365 giorni alla velocità di 27 mila chilometri orari, suo fratello Mark resterà sulla Terra. Alla fine della missione i gemelli si riuniranno, e la Nasa dovrà in sostanza accertare se sono ancora identici.
Il «paradosso dei gemelli» è una delle componenti più affascinanti della teoria della relatività. Einstein aveva ipotizzato che se uno dei due partisse con un razzo diretto a una lontana stella e viaggiasse a una velocità vicina a quella della luce (circa 300 mila chilometri al secondo), il tempo per lui scorrerà più lentamente che per il gemello sulla Terra. Al suo ritorno dopo un certo numero di «anni terrestri», il fratello rimasto a casa sarà ormai anziano e avrà i capelli bianchi, l’astronauta avrà invece solo qualche anno in più di quando è partito.
Gli scienziati hanno ormai ampiamente dimostrato che c’è una correlazione tra lo scorrere del tempo e la velocità. Ad esempio, è stato osservato che il tempo di decadimento di particelle subatomiche rallenta quando vengono fatte viaggiare in laboratorio a velocità vicine a quelle della luce. Einstein, nella teoria della relatività, ha voluto dimostrare che, contrariamente al senso comune, non esiste un tempo assoluto, ma il passare del tempo dipende dal sistema di riferimento nel quale viene misurato. Quello dei gemelli è definito «paradosso» perché ipotizza due sistemi di riferimento apparentemente analoghi: la Terra e il razzo. Il fratello rimasto a casa vede il razzo allontanarsi e l’orologio che è a bordo rallentare. Ma il gemello astronauta può analogamente sostenere, guardando dall’oblò, che è la Terra che si allontana e che l’orologio del fratello rallenta. Chi dei due sarà dunque invecchiato di più quando si ritroveranno?
Il paradosso richiede equazioni matematiche complesse per essere descritto compiutamente e si risolve con l’osservazione del fatto che i due sistemi di riferimento non sono identici come sembrano: la Terra si muove in modo inerziale continuo, il razzo subisce una accelerazione alla partenza, frena e accelera nuovamente per ritornare. La Nasa non è ovviamente in grado di fare viaggiare qualcuno per decenni a velocità vicine a quelle della luce, ma spera di ricavare dall’esperimento conoscenze interessanti sulle modifiche che un organismo subisce in una lunga permanenza nello spazio. Uno dei 10 esperimenti programmati prevede di somministrare contemporaneamente ai due gemelli un vaccino anti influenzale e capire meglio perché il sistema immunitario si indebolisce in orbita. Un altro test riguarderà la visione, perché gli astronauti nella Stazione non riescono più ad usare gli occhiali che andavano bene sulla Terra. Si studieranno anche i batteri che favoriscono la digestione, facendo mangiare ai due gemelli lo stesso cibo.
«Per la prima volta – ha detto Craig Kundrot, dello Human Research Program della Nasa – faremo esperimenti su due individui che sono geneticamente identici e li studieremo a fondo, dal livello biomolecolare a quello psicologico». L’ultimo esperimento riguarderà i telomeri del Dna, parti terminali del cromosoma il cui accorciamento è considerato responsabile dell’invecchiamento. Nello spazio il decadimento dei telomeri è più accelerato: nonostante il paradosso di Einstein, quando Scott tornerà sulla Terra sarà quasi certamente più vecchio di Mark.