RIVISTA D'AREA DEI CASTELLI ROMANI

Quelli che la fisica...

Quando si dice materia

Quando osserviamo il cielo in una notte d'estate abbiamo la sensazione che l'Universo che vediamo sia infinito e colmo di oggetti: stelle, via lattea, nebulose. Se utilizziamo un piccolo binocolo gli oggetti celesti si moltiplicano ai nostri occhi per costituire un atlante ricchissimo. Ci rendiamo conto di come noi siamo piccola cosa in un universo così completo. Eppure c'è ancora dell'altro. I corpi celesti che vediamo, o dei quali captiamo i segnali con i nostri strumenti, sono, essi stessi, una parte minima dell'Universo che ci circonda. C'è una quantità di oggetti materiali che non emettono luce o segnali elettromagnetici che i nostri strumenti possano ricevere. Non si tratta di fantascienza, ma un'ipotesi sulla quale gli scienziati di tutto il mondo sembrano concordare: accanto alla materia che conosciamo c'è un'altro tipo di materia, chiamata oscura poiché invisibile, che si raggruppa in strutture all'interno delle galassie, forse anche all'interno di noi stessi, della quale non sappiamo assolutamente nulla, se non che esiste e che è circa 10 volte più abbondante della materia che conosciamo.

Quali sono le prove della sua esistenza ?
Sappiamo che le stelle sono raggruppate in galassie, costituite di un nucleo centrale molto denso di stelle e gas, attorno a cui altre stelle orbitano formando una sorta di disco. Ci si aspetta che la parte più lontana del disco ruoti più lentamente del centro, risentendo dell'attrazione gravitazionale del nucleo centrale. Viceversa la velocità non diminuisce con l'allontanarsi dal centro, ma resta costante, come se ci fosse dieci volte più materia di quella associabile alle stelle visibili. In modo analogo le galassie vicine ruotano l'una rispetto all'altra come se le loro masse fossero assai maggiori della materia che vediamo. C'è anche un altro argomento più specialistico a sostegno di questa ipotesi. Le teorie cosmogoniche ci dicono che, per avere un universo piatto e non curvo, come risulta essere il nostro dalle osservazioni effettuate nello spazio recentemente, è necessario che la massa dell'universo sia proprio dieci volte maggiore di quella che osserviamo. Recentemente inoltre la Materia Oscura è stata scoperta quasi in modo diretto. Quando essa si interpone lungo il cammino della luce emessa da una stella più lontana, deve produrre uno sdoppiamento dell'immagine come quello che produrrebbe una lente (si parla infatti di lente gravitazionale). Questo effetto è stato osservato ormai in molti casi, consentendo di realizzare una mappa della Materia Oscura nell'Universo, che appare distribuita in modo abbastanza simile alla materia visibile, con regioni ad alta densità e ampie regioni vuote.

Queste ipotesi, se non verranno riportate all'interno delle attuali teorie, richiederanno una profonda revisione delle leggi che governano l'infinitamente piccolo e l'infinitamente grande, microcosmo e macrocosmo, mondo subatomico e galassie. Ciò non spaventa i fisici. E' successo spesso nella storia della scienza che si sia creduto di avere capito tutto, per poi costruire nuove teorie sempre più soddisfacenti e complete, capaci di spiegare sempre maggiormente i fenomeni della natura e di rafforzare il progresso della nostra civiltà. E' successo all'epoca di Galileo e di Newton quando la concezione dell'universo, costruita dai filosofi greci e considerata valida per quasi 2000 anni, è stata completamente stravolta. E' successo all'inizio del secolo scorso con la scoperta della radioattività, poi con la meccanica quantistica di Bohr e Heisenberg, la relatività di Einstein e la scoperta del fuoco nucleare di Fermi.

La scienza è pronta per una nuova, grande rivoluzione