martedì, Dicembre 18, 2018

Dal big bang a oggi

Uno studio internazionale è riuscito a ricostruire la forma delle onde gravitazionali prodotte durante il primo minuto di vita dell’Universo, Partecipa alla collaborazione internazionale LIGO-VIRGO anche l’Italia con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).

La ricerca stabilisce che le onde gravitazionali prodotte dal vagito dell’Universo dovrebbero essere confinate nella banda di 100 Hz di frequenza. Questo pone dei contorni più precisi ai modelli cosmologici, compresi quelli delle superstringhe e della nucleosintesi cosmologica, cioè della produzione di elementi chimici durante il big bang. Le onde prodotte durante il primo minuto dell’Universo sono particolarmente importanti per comprendere l’evoluzione del cosmo primordiale.
Le onde gravitazionali sono previste dalla teoria della relatività generale e dovrebbero venire prodotte quando grandi masse vengono accelerate, per esempio nelle esplosioni di supernove, o nelle prime fasi di vita dell’Universo. Una volte prodotte, le onde viaggiano nello spazio alla velocità della luce e non vengono praticamente influenzate dalla materia che incontrano. Sono quindi estremamente difficili da rivelare. E infatti, finora non sono mai state osservate. Per cercare di catturare le onde gravitazionali si usano degli strumenti chiamati interferometri o antenne gravitazionali.
La ricerca che ha rivelato il profilo delle onde gravitazionali del big bang è stata realizzata da una collaborazione internazionale chiamata LIGO-VIRGO, dove LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) è una ricerca statunitense portata avanti con tre interferometri posizionati uno dello stato di Washington, uno nella Louisiana e uno in Germania. VIRGO invece è un interferometro che si trova a Cascina, vicino a Pisa, ed è un prodotto franco-italiano.
I risultati sono stati ottenuti utilizzando i dati combinati di tutti e quattro gli interferometri (i tre di LIGO e quello di VIRGO) di due anni di osservazioni, dal 2005 al 2007, e successivamente elaborati.
La ricerca è stata pubblicata nel numero di oggi di Nature.

9 Commenti

  1. Le onde gravitazionali, in particolare quelle che sarebbero state prodotte nei primi minuti dopo il big bang, non saranno mai rilevate perché non esistono. La gravità è la manifestazione locale (100 milioni di anni luce), tramite la materia, dell’energia oscura; la recessione accelerata degli ammassi di galassie, invece, è la manifestazione cosmica dell’espansione dell’energia oscura. Questa è costituita da un fluido le cui particelle, chiamiamoli gravini, hanno un’energia quantizzata e sono responsabili dell’esistenza di tutte le altre particelle, delle loro masse e quindi dell’inerzia dei corpi. Il moto casuale e caotico dei gravini è all’origine del principio di indeterminazione. La gravità, spiegata con i gravini, è quantizzata e non può superare un certo valore massimo. La relatività generale è un’approssimazione della teoria dei gravini. Scusate l’estrema sintesi.
    Domenico Annunziata

  2. argomento interessantissimo che svela alcuni dei segreti nascosti che ancora si celano nel nostro meraviglioso Universo e che enfatizza il ruolo di primo piano svolto dalla ricerca astrofisica italiana nel panorama scientifico internazionale.

  3. Colgo l’occasione di questa notizia per una domanda che mi assilla da tempo: oltre alle grandi masse in espansione, si può applicare su scala molto più piccola, la previsione relativistica? In particolare su masse che seguano traiettorie circolari in cui l’accellerazione viene data dalla forza centrifuga, come, ad esempio, in una lavatrice in fase di centrifuga con la massa fortemente concentrata intorno ad un punto del cestello?
    E nel caso citato nell’articolo, come si é giunti a determinare una frequenza, visto che la supposta espansione si dovrebbe essere espressa in direzione radiale rispetto al punto iniziale? Ringrazio chi potrà darmi lumi in proposito, premettendo che la mia conoscenza matematica è molto scrsa purtroppo….

  4. Cara Simona,
    quanto da Lei riportato non è corretto. Non è stata la collaborazione internazionale LIGO-VIRGO a ricostruire la forma delle onde gravitazionali prodotte durante il primo minuto di vita dell’Universo. I modelli di questo tipo di segnale sono noti da oltre 35 anni. Il primo a realizzarli è stato il fisico russo L.P. Grishchuk, nella sua celebre ricerca pubblicata su Zh. Eksp. Teor. Fiz. 67, 825 nel 1974. In seguito, tali modelli sono stati applicati alle Teorie Inflazionarie da un altro russo, A. A. Starobinsky su JETP Lett. 30, 682 nel 1979 e dall’americano Bruce Allen su Phys. Rev. D 37, 2078 nel 1988. Ma la ricerca più famosa in proposito è forse quella del premio Nobel G. F. Smoot, che assieme al collega P.J. Steinhardt scrisse in proposito il celebre articolo di ricerca “Gravity’s rainbow” che vinse nel 1993 il primo premio ai famosi Gravity Research Foundation Awards e che venne pubblicata su Gen. Rel. Grav. 25, 11, 0001-7701 nel 1993. Più recentemente il sottoscritto, assieme ai colleghi Salvatore Capozziello e Maria Felicia De Laurentis hanno adattato i modelli ad alcune variazioni della Relatività Generale su Mod. Phys. Lett. A 22, 35, 2647-2655 nel 2007, Mod. Phys. Lett. A 22, 15, 1097-1104 nel 2007 e Astropart. Phys., 30, 4, 209-215 nel 2008.
    Non è neppure vero quanto detto da alcuni media, e fortunatamente subito smentito dalla comunità scientifica, che la collaborazione internazionale LIGO-VIRGO ha rivelato direttamente il segnale. Nell’articolo su Nature, del quale chi scrive è uno degli autori, ciò che è stato calcolato è un limite superiore al segnale previsto, nel senso che, “se il segnale avesse quella consistenza, oggi saremmo in grado di rivelarlo coi nostri strumenti in breve tempo”.
    Il problema è che questo è appunto un limite superiore previsto dalle osservazioni, quello previsto dalla Teoria è un milione di volte più basso, come io ed i due colleghi citati abbiamo mostrato nei nostri articoli di ricerca.
    Dunque, siamo ancora lontanissimi dalla rivelazione di questo famoso segnale. Attualmente, allo stato della sensibilità di LIGO-VIRGO, occorrebbero 300.000 di tempo d’osservazione per rivelare il segnale previsto dalla Teoria. Ovviamente, si spera che la collaborazione internazionale LIGO-VIRGO migliori ulteriormente la propria sensibilità nei prossimi anni, ma andiamoci piano prima di cercare di colpire le folle con proclami quali “rivelato il boato primordiale”, all’estero si son fatti delle grosse risate.
    Un caro saluto.

    Dr. Christian Corda, PhD
    Editor in Chief of “The Open Astronomy Journal” (ISSN 1874-3811
    http://www.bentham.org/open/toaaj )
    Editor of “The International Journal of Mathematics and Mathematical
    Sciences”
    http://www.hindawi.com/83262693.html
    The World’s Most Cited Author in the Official Astroparticle Publication
    Review of ASPERA during 2007
    Scientific Director of the Associazione Scientifica Galileo Galilei,Via
    Pier Cironi 16, I-59100 Prato ITALY

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