Numero 14 del 2020

Titolo: Attualità- Einstein continua ad avere ragione

Autore: Mara Magistroni

Articolo:
(da «Wired.it» del 14 luglio 2020)
La velocità della luce si conferma una costante universale
E bravo Einstein. La collaborazione Magic, di cui fanno parte anche l'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) e l'Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), ha prodotto l'ennesima conferma della teoria della relatività generale, formulata dal genio nel 1916. Grazie al rilevamento del primo lampo di raggi gamma (Grb) dell'ordine dei teraelettronvolt gli scienziati hanno appurato che la velocità della luce è una costante universale: non cambia nel vuoto anche a energie molto elevate. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.
Relatività generale e violazione dell'invarianza di Lorentz
Agli inizi del 900 Albert Einstein, attraverso la teoria della relatività generale, assumeva che la velocità della luce fosse una costante universale e che massa e energia interagissero gravitazionalmente con lo spazio-tempo. Il modello nel corso del tempo ha avuto diverse conferme sperimentali, ma ultimamente alcune ipotesi si sono fatte largo all'interno della comunità scientifica: i fisici hanno cominciato a chiedersi se la velocità della luce fosse davvero una costante universale oppure se in determinate condizioni l'assunto cadesse. L'ipotesi era che a scale infinitamente piccole la gravità assumesse una natura quantistica e lo spazio-tempo fosse in realtà un reticolato e non una superficie continua come descritto nella teoria della relatività generale. Se così fosse, la velocità di propagazione della luce nel vuoto, soprattutto alle frequenze più elevate, non sarebbe costante perché dovrebbe percorrere una strada più accidentata, più lunga, per giungere all'osservatore; alle frequenze più basse, invece, scivolerebbe sopra il reticolato dello spazio-tempo senza cambiamenti. Questo ipotetico fenomeno è chiamato dai fisici violazione dell'invarianza di Lorentz (Liv).
La velocità della luce è una costante universale
Finora non c'era stato modo di verificare se la Liv fosse reale, perché gli effetti sarebbero stati troppo piccoli per essere misurati. Oggi però gli scienziati della collaborazione Magic ritengono di avere le prove che smentiscono la Liv e confermano invece le teorie di Einstein. Il 14 gennaio 2019, grazie ai due potenti telescopi per raggi gamma dell'Osservatorio Roque de los Muchachos sull'isola di La Palma alle Canarie, gli esperti hanno rilevato per la prima volta un lampo di raggi gamma (chiamato Grb190114c) ad altissime energie, dell'ordine dei teraelettronvolt - il candidato ideale per verificare la Liv.
«Finora questo tipo di studi non era mai stato condotto usando i Grb, perché non erano mai stati misurati a queste energie», ha spiegato Antonio Stamerra dell'Inaf di Roma e coordinatore scientifico della Collaborazione Magic. «Per oltre vent'anni abbiamo aspettato di poter fare questo tipo di osservazione consapevoli della sua importanza per il progresso della nostra comprensione dell'universo».
Analizzando i dati su Grb190114c, i ricercatori non hanno registrato nessun ritardo nei tempi di arrivo dei raggi gamma a diverse frequenze, come ci si sarebbe aspettati per il fenomeno della Liv.
«Realizzare questa misura non è stato facile perché abbiamo dovuto confrontare i tempi di arrivo dei raggi gamma di energie diverse: per farlo è stato necessario assumere che essi fossero stati emessi tutti allo stesso tempo dalla sorgente, adottando un modello della sorgente basato su tutte le conoscenze di questo fenomeno finora a nostra disposizione», ha spiegato Alessio Berti della Sezione Infn di Torino.
Magic ha aperto una nuova finestra per studiare i Grb e non solo, ribadiscono gli esperti: può dare un contributo significativo alla comprensione dell'Universo e delle leggi fisiche che lo governano.