Il Nobel in fisica ai cacciatori di onde gravitazionali

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Ai tre americani Thorne, Weiss e Barish un premio che riconosce anche l’impegno italiano

La chiamavano “la Troika” perché in fondo l’anima della collaborazione LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Waves Observatory) sono stati loro tre: il fisico teorico Kip Thorne del Caltech di Pasadena in California e gli sperimentali Rainer Weiss del MIT di Cambridge in Massachusetts e Ronald Drever del Caltech. Drever, però, è morto nel marzo scorso e, per le rigide norme che regolano l’assegnazione dei premi Nobel, non ha potuto essere insignito del più alto riconoscimento al suo pluridecennale lavoro per l’ideazione e la realizzazione della coppia di interferometri LIGO, che nel settembre 2015 hanno osservato per la prima volta le onde gravitazionali predette cento anni prima da Albert Einstein.

E così è toccato al “quarto uomo” del programma LIGO, il fisico e manager Barry Barish, condividere l’onore più alto con Thorne e Weiss. In realtà, l’Accademia svedese delle scienze ha sottolineato l’appartenenza dei tre scienziati premiati oggi “alla collaborazione LIGO-Virgo”, che significa riconoscere il contributo dei ricercatori, ingegneri e tecnici che lavorano presso il rivelatore di Cascina, Virgo appunto, diretto dall’Istituto Nazionale di fisica nucleare e dal Centre National de la Recherche Scientifique francese. Una vittoria che appartiene anche all’Italia, poiché – come spiega a Democratica Federico Ferrini, Direttore dello European Gravitational Observatory, sede di Virgo “dalla firma dell’accordo di collaborazione nel 2014 LIGO e Virgo lavorano come se fossero un’unica grande infrastruttura di ricerca”.

Già si vociferava su una possibile assegnazione lo scorso anno, ma in realtà erano mancati i tempi tecnici: l’annuncio ufficiale della prima osservazione delle onde gravitazionali, l’11 febbraio 2016, avvenne pochi giorni dopo la scadenza dei termini di ricezione delle candidature da parte della Fondazione Nobel.

Se oggi siamo alla quarta osservazione della flebile increspatura dello spaziotempo che si origina da eventi catastrofici nell’universo, come lo “scontro” (coalescenza) di due grandi buchi neri, lo dobbiamo alle migliaia di ricercatori e tecnici che da oltre un cinquantennio hanno inseguito il sogno di rivelare l’irrivelabile. Una competizione collaborativa che vede oggi attive le due antenne americane LIGO e quella europea Virgo, alle quali si aggiungeranno nel prossimo futuro Kagra, in Giappone e Ligo 2, in India.

Ma oggi si celebra soprattutto il genio e la perseveranza di Thorne, Weiss, Barish e Drever. Thorne, lo specialista dei buchi neri e delle onde gravitazionali da loro prodotte; Weiss, l’ideatore della struttura di base dell’apparato sperimentale realmente in grado di rivelare le onde gravitazionali; Barish, il manager capace di raddrizzare un programma che non riusciva a decollare; Drever, il risolutore dei problemi di stabilizzazione del fascio di luce laser che viaggia senza posa all’interno di LIGO. “Un fisico creativo che pensava per immagini –l’ha definito Weiss al New York Times – spesso le immagini gli davano un modo elegante di aggirare molti ragionamenti analitici”.

I semi della storia di LIGO vengono gettati verso la fine degli anni Sessanta del secolo scorso, quando Weiss si presenta ai suoi studenti con un “esperimento pensato”, un gedanken experiment  -come racconta Weiss alla rivista Quanta magazine– “consistente nel misurare il tempo impiegato dalla luce a viaggiare tra due masse libere al passaggio di un’onda gravitazionale”. Per trasformare un esperimento pensato in uno reale ci vogliono decenni. Mentre Weiss lavora al MIT, anche al Caltech Thorne e Drever si adoperano su un progetto simile.

Si passa ai fatti negli anni Ottanta, quando la National Science Foundation impone l’unificazione dei due progetti e concede un finanziamento, ma il programma incontra grandi difficoltà a superare la fase iniziale.

Il quarto uomo in questa storia, Barry Barish, fisico delle particelle del Caltech, prende in mano le sorti di LIGO nel 1994, raddrizzando una situazione critica per lo sviluppo dell’infrastruttura di ricerca. A lui si deve la ridefinizione della struttura del management, l’ampliamento della collaborazione oltre i confini di MIT e Caltech e sostanzialmente l’approdo entro i confini della big science di un’impresa di piccole dimensioni.

Una storia quasi parallela è quella di Virgo: l’Italia entra subito in questa ricerca grazie alla capacità di visione di Edoardo Amaldi e Guido Pizzella che mettono insieme il primo gruppo di ricerca e il primo apparato sperimentale a cavallo tra gli anni Sessanta e Settanta. Il corrispondente italiano dei tre vincitori di oggi è Adalberto Giazotto, il vero padre di Virgo, insieme al francese Alain Brillet. “Giazotto in realtà ha contribuito in modo fondamentale alla prima osservazione di LIGO, quella del settembre 2015 –prosegue Federico Ferrini-; ha indicato ai responsabili di LIGO la necessità di spingersi a indagare sulle basse frequenze (35-50 Hz), altrimenti non avrebbero fatto l’osservazione che gli è valsa il Nobel”.

Se la tradizione dei premi Nobel premia in genere le idee teoriche e la realizzazione sperimentale, allora quest’anno con la premiazione di un manager come Barish è stata proposta un’interpretazione più estesa dei meccanismi di attribuzione. “Diciamo che sarebbe stato auspicabile un riconoscimento a Giazotto” conviene Ferrini. Ma da sempre la capacità di fare lobby di certe scuole scientifiche è superiore alla nostra.

E adesso? Il settore delle onde gravitazionali si appresta a diventare “l’astronomia del futuro” –precisa Ferrini. “Il primo esempio lo abbiamo visto pochi giorni fa: la precisione con cui abbiamo individuato le sorgenti delle onde gravitazionali annunciate nel corso del G7 della scienza ci permette di dire ai telescopi del mondo dove puntare gli strumenti subito dopo l’emissione di un’onda gravitazionale. In questi fenomeni cataclismatici la prima emissione è un’onda gravitazionale (anche nel big bang è stato così) e poi si vedono altre cose. E’ come se ora potessimo dare un’allerta agli altri scienziati, come se fossimo un’ostetrica che avverte il ginecologo che sta per avvenire un parto, e lo mette in condizioni di seguire la nascita del bambino. Prima quest’allerta non era possibile”. Scenari nuovi e molte sorprese all’orizzonte.

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