Filippo Bonaventura

In principio fu il Big Bang. Poi, come sappiamo, la trama dello spazio-tempo cominciò a espandersi. Oggi sappiamo che questa espansione non ha sempre avuto lo stesso ritmo: a un certo punto della sua storia, infatti, l’universo è passato da una fase di espansione rallentata a una fase, che dura ancora oggi, di espansione accelerata. Ma la storia potrebbe essere ancora più complessa.

Vedere, guardare si avvicina molto a quella che potremmo definire un’uscita editoriale irrinunciabile nell’anno internazionale della luce. Ci sono tantissimi modi per affrontare questo argomento, che è così vasto e articolato: uno di questi, adottato dall’autore, consiste proprio nel raccogliere tutto il possibile e provare a raccontarlo in maniera semplice, chiara e avvincente. Questa è l’operazione di Vedere, guardare.

È senza dubbio l’esperimento scientifico più famoso al mondo. Con i suoi 27 km di tunnel sotterraneo a cavallo del confine franco-svizzero, il Large Hadron Collider è la macchina più grande e complessa mai costruita dall’uomo, che ha fatto parlare di sé l’intero pianeta quando, nel luglio del 2012, il CERN di Ginevra ha annunciato la scoperta del bosone di Higgs, l’ultimo pezzo mancante del Modello Standard delle particelle elementari.

Non si potrebbe immaginare regalo più bello, per l’Anno Internazionale della Luce, di una immagine della luce come non si era mai vista prima. È proprio quello che è successo: un team di ricercatori del Politecnico di Losanna, guidato dall’italiano Fabrizio Carbone, è riuscito a produrre una rappresentazione della luce mentre mostra in un colpo solo le sue due nature: quella ondulatoria (radiazione elettromagnetica) e quella corpuscolare (fotoni).

Abbiamo aspettato un po', ma ne è valsa la pena. Il 5 febbraio il team Planck ha rilasciato l’analisi completa dei dati raccolti durante i 5 anni di vita del satellite europeo. Il satellite dell’Agenzia Spaziale Europea ha analizzato il cielo in lungo e in largo per studiare con una precisione senza precedenti la radiazione cosmica di fondo (CMB), la “prima luce dell’universo” nella banda delle microonde prodotta appena 380.000 anni dopo il Big Bang.

Il mondo della fisica è in lutto. Il 27 gennaio, all’età di 99 anni, si è spento in California Charles Hard Townes, professore emerito alla Berkeley University e Premio Nobel per la Fisica nel 1964 per l’ideazione del meccanismo di funzionamento del laser.

Si chiama Physic World 2014 Breakthrough of the Year il riconoscimento che Physics World, rivista mensile dell’Institute of Physics, ha assegnato questo 12 dicembre a quella che ritiene la maggiore notizia nel campo della fisica nel corso del 2014. I criteri di attribuzione erano: la rilevanza della ricerca, il progresso nella conoscenza scientifica reso possibile, il rapporto tra aspetti teorici e sperimentali, e in generale l’interesse della notizia nel panorama della fisica contemporanea.

È stata scelta una città italiana, Ferrara, per presentare in anteprima mondiale gli ultimi risultati della missione europea Planck. Dal 2009 al 2013, il satellite dell'ESA ha osservato il cielo a 9 frequenze tra i 30 e gli 857 MHz, analizzando con straordinaria precisione la radiazione cosmica di fondo (CMB), quel “bagno elettromagnetico” nella banda delle microonde che permea l’intero cosmo e risale ad appena 380.000 anni dopo il Big Bang.

Nonostante la non sempre adeguata copertura che ne è stata data sui media italiani, la missione europea Rosetta, che ha effettuato nei giorni scorsi il primo accometaggio nella storia, ha tenuto il mondo con il fiato sospeso ed è stata, a tutti gli effetti, uno straordinario successo scientifico, tecnologico e organizzativo.

Dopo cinque anni di lavoro si è ufficialmente conclusa la costruzione di uno dei più grandi esperimenti di neutrini al mondo. Si chiama NOνA e si trova al Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), nei pressi di Chicago.

Qualunque fan di Harry Potter conosce il mantello dell’invisibilità, che permette ai giovani studenti di Hogwarts di rendersi invisibili ogni volta che lo indossano. Quella uscita dalla penna di J.K. Rowling però non è l’unica saga fantasy in cui i protagonisti possono diventare invisibili: chiunque abbia letto Il Signore degli Anelli, per esempio, sa di cosa stiamo parlando.

Dopo che il Premio Nobel per la Fisica 2013 venne assegnato ai “padri” del bosone di Higgs, non c’è da stupirsi se tutti i pronostici per quest’anno erano concordi nel prevedere che il sommo riconoscimento avrebbe premiato una qualche applicazione tecnologica di frontiera. Ma questa volta nemmeno le agenzie più quotate, come ScienceWatch, sono riuscite a indovinare i nomi dei vincitori.

Quando, nel marzo di quest’anno, il team dell’esperimento americano BICEP2 annunciò di aver scoperto nella radiazione cosmica di fondo la prova dell’inflazione cosmica, la reazione della comunità scientifica fu sin dall’inizio particolarmente divisa. Accanto agli entusiasti e a chi parlò subito di premio Nobel, altri si mostrarono particolarmente scettici.

Tutti, specialmente i fan della fantascienza, sappiamo all’incirca che cos’è un ologramma: si tratta sostanzialmente di una figura in 3D “compattificata” in una superficie bidimensionale attraverso un’opportuna tecnologia di proiezione. Quello che forse non tutti sanno sugli ologrammi è che, se li dividiamo in due, ogni metà è in grado di ricreare l’intera figura, un po’ come quando una lucertola perde la coda.

Si chiama SMSS J031300.36–670839.3, ed è una piccola stella invisibile a occhio nudo che si trova a circa 6000 anni luce dalla Terra, nella costellazione dell’Idra Maschio. Niente di così esaltante, apparentemente.
Ma ciò che rende speciale la “stella di Keller” (così ribattezzata in onore del suo scopritore) è la sua veneranda età. Con i suoi 13,6 miliardi di anni, infatti, è la stella più vecchia a oggi conosciuta.

Soltanto qualche mese fa era stata considerata da molti una scoperta scientifica di importanza capitale, eppure ora c’è il rischio che si riveli infondata. Stiamo parlando dell’annuncio, dato il 17 marzo, secondo cui il team dell’esperimento BICEP2 in Antartide avrebbe trovato la prova dell’inflazione cosmica, il rapidissimo espandersi dell’universo subito dopo il Big Bang.

E = mc². Alzi la mano chi non ha visto questa formula almeno una volta nella vita. Questa apparentemente innocua equazione dice, in poche parole, che massa ed energia sono interscambiabili e si possono convertire l’una nell’altra. Sappiamo che in molte situazioni accade la conversione di materia in energia: per esempio nelle reazioni nucleari.

La teoria della complessità è senza dubbio una delle novità più interessanti nella scienza degli ultimi decenni.

Secondo molti, la più grande sfida teorica della fisica contemporanea sta nel tentativo di unificare la teoria della relatività generale con la meccanica quantistica. I due grandi scenari teorici sviluppati all’inizio del secolo scorso, infatti, sembrano decisamente inconciliabili quando si cerca di unirli in un unico quadro organico.

I quark sono particelle elementari che si combinano per formare particelle più complesse chiamate adroni. A tenerli insieme è l’interazione nucleare forte, una delle forze fondamentali della natura. Le composizioni di quark e delle loro antiparticelle (gli antiquark) si possono descrivere e prevedere tramite un particolare schema chiamato “modello di quark”: oggi sappiamo che i quark si combinano in gruppi di tre per formare i barioni (tra cui i protoni e i neutroni che costituiscono i nuclei atomici) o in coppie quark-antiquark dando origine ai mesoni, tra i quali i pioni o i kaoni.

Avete soltanto un atomo e un fotone, e dovete effettuare un’operazione logica: come fate? Grazie a uno studio pubblicato recentemente su Nature, realizzato da un gruppo di ricerca della Cambridge University (Massachussetts) guidato da Tobias Tiecke, ora sappiamo che è possibile. E questa scoperta rappresenta un notevole passo in avanti nella realizzazione di nuovi computer quantistici. Ma che cos’è un computer quantistico?

Il bosone di Higgs potrebbe non essere una particella elementare, ma essere a sua volta costituito da particelle esotiche più semplici chiamate in gergo “techniquark”. A rafforzare questa ipotesi – sulla quale c’è da tempo dibattito tra i fisici teorici – è Thomas Ryttov, fisico delle particelle al centro CP³-Origins della University of Southern Denmark.