LHC, quel misterioso segnale a 750 GeV

In un precedente post, abbiamo detto che gli esperimenti ATLAS e CMS hanno presentato una sorta di picco “nascosto” nei nuovi dati raccolti durante i primi mesi del secondo run del Large Hadron Collider (LHC). Entrambi gli esperimenti riportano un piccolo eccesso di coppie di fotoni la cui massa combinata è di circa 750 GeV. Questo segnale potrebbe essere associato ad una nuova particella massiva che decade in due fotoni oppure potrebbe essere una fluttuazione casuale che svanirà nel momento in cui si avranno più dati.

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Nuovi scenari per l’astronomia gravitazionale

L’annuncio relativo alla rivelazione delle onde gravitazionali da parte del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ha causato una grande eco nell’ambito della comunità dei fisici e astronomi al punto che adesso si dovrà iniziare davvero ad esplorare più in profondità questa nuova finestra sull’Universo. Come è stato già detto, il segnale, registrato il 14 Settembre 2015 da entrambi gli interferometri LIGO, è stato prodotto dalla fusione di due buchi neri di massa iniziale pari a circa una trentina di Soli. Ciò ha permesso agli scienziati di risolvere immediatamente un enigma astrofisico in quanto l’esistenza di binarie di buchi neri era stata messa in dubbio. Ulteriori osservazioni potranno fornirci preziosi indizi sulla natura di oggetti esotici come le stelle di neutroni e le supernovae. Ma siamo solo all’inizio. Le onde gravitazionali ci permetteranno di esplorare non solo alcuni aspetti della fisica fondamentale ma possibilmente potranno portarci ai primi istanti di vita dell’Universo. La domanda è: quali misteri della cosmologia potremo mai risolvere ora che siamo entrati nell’era dell’astronomia gravitazionale?

L’alba dell’astronomia gravitazionale

Forse non tutti sanno che la rivelazione sperimentale delle onde gravitazionali, avvenuta il 14 Settembre del 2015 e annunciata giovedì scorso 11 Febbraio 2016 in una conferenza stampa a Washington DC, è stata possibile grazie alla versione “avanzata” di LIGO (Advanced LIGO, a LIGO). Queste onde dello spazio, che allungano e accorciano la lunghezza dell’interferometro di una quantità incredibilmente piccola, hanno avuto origine da una violenta fusione (merger) di due buchi neri, di massa iniziale pari a una trentina di masse solari, così come riportato nell’articolo scientifico pubblicato su Physical Review Letters. Si tratta di un fenomeno accaduto in una galassia distante 1,3 miliardi di anni-luce e le “increspature” nello spaziotempo, per l’appunto le onde gravitazionali, sono arrivate qui sulla Terra qualche mese fa.

LIGO, speculazioni su una presunta ‘scoperta’

Questi sono giorni abbastanza caldi, si fa per dire, perchè ci stiamo avvicinando al D-Day. Infatti, il prossimo giovedì 11 Febbraio potrebbe segnare una data significativa nella storia della scienza poichè i ricercartori che lavorano all’esperimento Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) potrebbero annunciare una grande notizia: stiamo parlando della rivelazione sperimentale delle onde gravitazionali, una delle predizioni più spettacolari della teoria della relatività generale

L’Universo senza compleanno

Secondo il modello del Big Bang, la struttura su larga dell’Universo si espande continuamente, e sempre più velocemente, e lo spazio appare mediamente uguale in ogni direzione. Inoltre, il modello del Big Bang assume che la fisica convenzionale, inclusa la teoria della gravità di Einstein, sia più o meno corretta. In base a questo modello, se si riavvolge indietro di 13,8 miliardi di anni la storia cosmica si arriva ad un “inizio” in cui l’Universo si trovava in uno stato fisico incredibilmente caldo e denso: stiamo parlando della singolarità gravitazionale. Il tempo inizia quando questa singolarità esplode nel Big Bang. Stephen Hawking ha dichiarato che è possibile “eliminare” dalle nostre teorie cosmologiche alcuni eventi “prima” del Big Bang in quanto non esiste alcun modo di misurarli. Tuttavia, la domanda su ciò che ha preceduto il Big Bang rimane ancora affascinante e per qualche scienziato non si può evitare dal punto di vista teorico.

Il ‘cugino’ più pesante del bosone di Higgs

Nel periodo in cui Fabiola Gianotti prende il timone alla guida del CERN in qualità di nuovo Direttore Generale, in carica dal 1° Gennaio 2016, abbiamo di recente letto sul web la notizia secondo cui i fisici che lavorano al Large Hadron Collider (LHC) avrebbero scoperto una “nuova particella” che potrebbe essere considerata una sorta di “fratello maggiore e più pesante” del bosone di Higgs, quest’ultimo considerato solamente una sorta di figlio unico. Ma se si troverà davvero un’altra particella come Higgs, allora dovremo necessariamente riscrivere le nostre teorie per formulare un’idea migliore delle regole che governano il nostro Universo. Facciamo, però, notare che abbiamo detto “se si troverà”: forse è arrivato il momento di fermarci un attimo e di analizzare più da vicino ciò che hanno trovato gli scienziati e ciò che non hanno detto.

AstronomicaMens: i post più letti dell’anno

Come di consueto, nell’ultimo giorno dell’anno si fanno dei bilanci, perciò anch’io mi adeguo ed elenco qui di seguito quali sono stati i 10 post più letti nel 2015 su questo blog.

L’arte e la bellezza della teoria di Einstein

Cento anni fa, un oscuro fisico tedesco di nome Albert Einstein presentava all’Accademia Prussiana delle Scienze la sua teoria della gravità. La relatività generale non è solamente una teoria fortemente descrittiva ma in essa si cela una forma di bellezza che sta alla base della sua eleganza.

Spazio e tempo: discreti o continui?

Se prendiamo un chilometro e lo dividiamo in due parti uguali, avremo la metà di un chilometro. Se dividiamo in parti uguali la metà di un chilometro, avremo un quarto di chilometro e così via fino a raggiungere una lunghezza che risulta più piccola del diametro di un atomo. La domanda è: questa operazione di suddivisione può proseguire all’infinito, oppure esiste un limite?

La risoluzione limite dell’Universo

Siamo in grado di definire le dimensioni del puntino che compone il punto interrogativo? Che succede se ci spostiamo di qualche metro? Il dettaglio più fine che l’occhio umano è in grado di distinguere è la dimensione di un punto alla distanza di un metro: stiamo parlando di “risoluzione angolare”. La risoluzione migliore di un sistema ottico, come l’occhio, è data approssimativamente dal rapporto tra la lunghezza d’onda della luce incidente e la dimensione dell’apertura del sistema attraverso cui passa la luce. In astronomia, il concetto di risoluzione funziona allo stesso modo. Ciò spiega come mai si costruiscono telescopi sempre più grandi: non solo i telescopi più grossi raccolgono più luce, e perciò possono osservare sempre più lontano nello spazio, ma più grande è l’apertura dello strumento e, in linea di principio, migliore risulterà l’immagine. Oggi, però, un nuovo studio pubblicato da Eric Steinbring del National Research Council Canada suggerisce che l’Universo abbia in realtà una sorta di “risoluzione limite fondamentale”: in altre parole, non saremo mai in grado di vedere le galassie più distanti, così chiaramente come vorremmo, a prescindere dalle dimensioni del telescopio.