I lati oscuri dell'universo

Cosmologo, si occupa dell’origine e del destino dell’universo. Che son questioni di peso, roba da perderci il sonno la notte se appena ci si pensa seriamente. Sicché t’immagini il barbogio corrucciato, concentrato sui massimi sistemi. E invece no: Amedeo Balbi, docente all’Università di Roma Tor Vergata, è anche titolare di uno dei blog scientifici di maggior successo nella blogosfera italiana, Keplero, dove commenta l’attualità scientifica, divaga scanzonato, si diletta con deliziose minibiografie dei grandi scienziati. Non pago di ciò, scrive libri divulgativi ed è pure una voce nota della radio, già “consulente astrofisico” della trasmissione di successo “Condor” (ahinoi, purtroppo ora chiusa) su Radio 2 Rai. Balbi sarà a Bellinzona domani sera, sabato 27 marzo, alle 20 e 30, presso l’Auditorium di BancaStato, per tenere una conferenza dal titolo “I lati oscuri dell’universo”. Siccome sono (appunto) oscuri, noi lo abbiamo incontrato per cercare di fare (se ci riusciamo) un po’ di chiarezza.
Professor Balbi, non ci dica che lei è un seguace del lato oscuro della Forza.
“No, guardi, Star Wars non c’entra. I lati oscuri di cui parliamo sono tutte quelle zone d’ombra nelle cose che sappiamo sul cosmo”.
Zone d’ombra? Ma come? Sul cosmo noi sappiamo tantissimo!
“Proprio perché sappiamo tantissimo, sappiamo anche, socraticamente, di non sapere: una consapevolezza che uno scienziato deve mantenere sempre”.
Parliamo allora di ciò che non sappiamo.
“Non sappiamo una cosa fondamentale: di che cosa è fatto l’universo”.
Di stelle, di galassie... cioè di materia e di energia.
“Sì, certo. E’ la prima risposta che viene in mente, perché le stelle e le galassie le possiamo vedere. C’è però anche tantissimo altro che sfugge alle osservazioni. E non è solo materia di tipo ordinario, invisibile perché fuori dalla portata dei nostri telescopi. No, no: si tratta proprio di materia di tipo diverso, che per sua natura si nasconde”.
Scusi, ma se si nasconde... come si può capire che c’è?
“Perché vediamo i suoi effetti gravitazionali, prodotti sulla materia visibile. Per esempio, le galassie non ruotano nel modo che ci aspetteremmo se dentro ci fosse solo la materia visibile. Quindi dobbiamo concludere che ce n’è anche molta altra, invisibile. Allo stesso modo i grandi assembramenti di galassie non potrebbero essere tenuti assieme se non ci fosse anche molta materia invisibile. E quindi oscura. Ma non finisce qui...”.
Che altro c’è?
“Di recente abbiamo scoperto un fatto davvero singolare. Sappiamo da quasi un secolo che l’universo si espande. Però circa dieci anni fa abbiamo verificato che lo fa... accelerando. Non dovrebbe. Dovrebbe rallentare. Invece accelera. Come se ci fosse un’altra componente oscura, ancora più strana, che provoca nella materia una repulsione gravitazionale su scala cosmologica. Abbiamo quindi un’altra evidenza indiretta, stavolta di un’energia oscura”.
E di entrambe, materia ed energia oscure, sappiamo di non sapere che cosa siano. Ma almeno qualche ipotesi ci sarà...
“Ovviamente: da bravi scienziati, facciamo delle ipotesi. Per esempio, pensiamo che la materia oscura sia formata da particelle non ancora osservate nei grandi acceleratori, particelle con caratteristiche differenti da quelle della materia ordinaria. Con quest’idea in mente, nutriamo la speranza che queste particelle vengano scoperte in futuro, magari nell’acceleratore LHC del CERN. La cui costruzione, fra l’altro, viene motivata anche con la possibilità di rivelare queste particelle esotiche e chiarire il mistero della materia oscura”.
E dell’energia oscura che cosa si può dire?
“Qui il discorso è molto più complesso. L’ipotesi che trova il consenso maggiore è che l’energia oscura sia una proprietà del vuoto”.
Ma il vuoto è... vuoto! Che proprietà può mai avere?
“Calma. Il vuoto quantistico non è mai proprio vuoto vuoto. Non è completamente privo di materia e di energia. Possiede invece delle proprietà che lo rendono in grado proprio di produrre questo strano effetto: l’accelerazione dell’espansione dell’universo”.
E i conti tornano?
“Per niente”.
Ma... come sarebbe?
“Ecco, questo è proprio uno dei nostri enormi problemi. Da un lato c’è la fisica teorica, che fa previsioni sull’energia oscura associata allo spazio. Dall’altro c’è la cosmologia osservativa, che constata ciò che succede davvero nel cosmo. Ebbene, le previsioni teoriche e le osservazioni sperimentali differiscono di... 120 ordini di grandezza”.
Ma è spaventoso!
“In effetti sì: è la peggiore previsione della storia della fisica. La spiegazione di questa enorme discrepanza non è ancora chiara. E di sicuro c’è qualcosa di importante che sfugge ai fisici teorici”.
Ai teorici o agli osservativi?
“Possiamo lasciare aperte entrambe le possibilità. Però devo dire che, in questo momento storico, tendiamo a escludere degli errori nelle osservazioni. Che sono state ripetute, con metodi diversi e su oggetti diversi, e poi confrontate fra loro. E tutte portano a risultati simili. Quindi possiamo dare fiducia alla cosmologia osservativa e concludere che c’è un problema nella fisica teorica. Di fatto, manca un quadro teorico complessivo delle interazioni fondamentali, che ancora non sono state tutte unificate. Quindi ci sono grandi aree di incertezza, nelle quali potrebbe nascondersi la spiegazione dell’energia oscura”.
E se fosse tutto sbagliato? Se magari le ipotesi fondamentali fossero scorrette?
“Lei si riferisce alle teorie alternative della gravità, come la MOND. In effetti questa teoria è stata proposta proprio per spiegare gli effetti della materia oscura... senza ipotizzare l’esistenza della materia oscura. Però la maggior parte degli astrofisici non ritiene che sia una spiegazione adeguata di tutte le osservazioni”.
Quindi c’è un grosso problema. Lei si sentirebbe di definirlo “il più grosso problema dell’astrofisica”?
“Di più: secondo me è il più grosso problema di tutta la fisica”.
Addirittura! Più grosso anche... per esempio della conciliazione fra meccanica quantistica e relatività generale?
“Vede, secondo me il problema della materia e dell’energia oscure è un campanello d’allarme, che ci invita a puntare i riflettori su alcune gravi incompletezze delle nostre teorie fondamentali. E’ come se la Natura ci dicesse: ‘Guardate che non avete capito bene qualcosa di importante’. Questo può preludere a una comprensione fondamentale del mondo. E in questo campo assistiamo a una profonda, bellissima unione fra le scale cosmologiche e quelle più minuscole e fondamentali. Da questa unione è possibile che emergano grandi cambiamenti in futuro”.