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Un vuoto che è diventato meraviglioso

13/05/2017
interviste

A cura di Nicola Feninno

Fotografie da CMS Portraits, ritratti del team del CERN davanti al Solenoide Muonico Compatto

 

guido tonelli intervista vuoto meraviglioso

La mattina ha partorito la gatta che vive a casa mia. Contrazioni. Spunta dalla vulva una specie di uovo gelatinoso dalle pareti fragilissime. Il gattino-neonato inizia a muoversi alla cieca dentro quella bolla, che è la placenta, spinge con le zampine, ci s’invischia, si libera, nasce, cerca la mammella della madre, sempre alla cieca, la trova. Resta un odore sottile che non ho mai sentito prima.

Il pomeriggio ho chiamato il professor Guido Tonelli, per farmi spiegare la nascita dell’universo. Il suo ultimo libro, Cercare mondi, è un resoconto scientifico delle nostre origini, dall’infinitamente grande all’infinitamente piccolo, è uscito per Rizzoli quest’anno. Tonelli è professore di Fisica generale all’Università di Pisa, è stato il coordinatore del gruppo di scienziati che nel 2012 ha scoperto il bosone di Higgs, nell’acceleratore LHC del Cern. La particella di dio: sui media è diventata famosa così. Un nome abbastanza furbacchione, che credo non piaccia al professor Tonelli, che è ateo. Iniziamo parlando dello tzimtzum, una teoria della cabala ebraica secondo cui l’universo si è formato per una sorta di contrazione di Dio, che prima è il tutto (o il nulla) e poi si ritrae, creando spazi vuoti di lui, quelli dove viviamo noi.  “In realtà si può dire che l’universo è nato dal vuoto. Non solo. In realtà è ancora vuoto”, mi dice il professore. “Insomma, tutto si sviluppa in una naturale evoluzione del vuoto che si trasforma in un qualcosa che è ancora vuoto.”

Metto in vivavoce, faccio partire il registratore.

In che senso?

L’attuale forma dell’universo è quella di un vuoto che ha subito una trasformazione. Questa ipotesi nasce dalle misure effettuate in astrofisica C’è un’enorme quantità di massa e di energia nell’universo: a queste corrispondono energie positive. Ma si trascura sempre l’enorme quantità di energia potenziale negativa: è quella della forza gravitazionale. Queste due forze sono state misurate e, in maniera piuttosto strabiliante, si è visto che si compensano. Dunque il nostro universo ha un’energia totale compatibile con zero. Che è l’energia del vuoto.

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Un vuoto che ha preso l’attuale forma…

…e non è detto che dovesse prendere questa forma, necessariamente. Poteva svilupparsi un universo con caratteristiche diverse, e forse si è anche sviluppato. C’è l’ipotesi dei multiversi, non è dimostrata ma è abbastanza plausibile. Poteva – o può – esistere un universo in cui dopo l’espansione iniziale la materia mantiene una struttura di pura energia, ad esempio.  Si immagini un’enorme bolla in espansione, con la materia e l’energia che non riescono ad aggregarsi, perché tutte le particelle che la compongono sono a massa nulla. Le interazioni elementari sono tutte equivalenti, simmetriche. Io lo chiamo il mondo della perfetta simmetria. Nel nostro universo le cose sono andate diversamente.

Siamo stati fortunati.

Abbiamo avuto una doppia fortuna. Il vuoto si è trasformato, innanzitutto. E per di più – per caso – si è trasformato in una maniera che ha reso possibile che oggi ci sia una magnifica giornata di sole, e che fuori dalla mia finestra, ora, fioriscano i ciliegi. È un vuoto che è diventato meraviglioso.

Il vuoto si è trasformato – per caso – in una maniera che ha reso possibile che oggi ci sia una magnifica giornata di sole

Chi dobbiamo ringraziare?

Il bosone di Higgs. È lui il responsabile della rottura della perfezione e della simmetria precedenti. Quindi il responsabile della struttura attuale delle cose. Siccome questa struttura l’abbiamo sotto gli occhi da sempre, non ci si è mai chiesti il perché… Succede spesso con quello che si ha sotto gli occhi. E ci siamo resi conto che questa struttura delle cose non è per niente scontata e necessaria. E per di più è molto precaria.

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Mi spieghi.

Il meccanismo della vita è il frutto un’evoluzione di milioni di anni attraverso una serie di piccoli errori, piccoli sentieri sbagliati che s’interrompono, e se ne aprono altri. I biologi ce lo insegnano da tempo: è come se tutto fosse su un crinale di estrema fragilità e caducità. Ora abbiamo scoperto che anche la struttura stessa dell’esistente è fragile e precaria. Uno s’immagina il sistema solare, i pianeti, le galassie…. Certo, generazioni di umani periranno, forse scomparirà anche l’uomo dalla faccia della Terra, ma mai nessuno ha immaginato che possa scomparire lo scenario, questo grande teatro dove tutto avviene. Ecco ora noi sappiamo che anche questo scenario ha una sua fragilità, una sua interna precarietà. Con la scoperta del bosone di Higgs, possiamo analizzare le caratteristiche del vuoto elettrodebole, che è quello che caratterizza il nostro attuale universo. La prima domanda che ci siamo posti è se questo equilibrio è stabile o no. Ci immaginavamo di trovarlo in perfetta stabilità: è installato da 13,8 miliardi di anni, e per i prossimi 50 miliardi di anni non ti devi preoccupare di nulla.

E invece?

Invece si è visto… Sì, diciamo che non stiamo parlando di fenomeni che ci impediranno di fare le vacanze l’estate prossima…. Si è visto che non è certo che il nostro universo non possa ritornare a quello stadio iniziale da cui tutto ha avuto inizio.

Ci sono delle ipotesi su come potrebbe avvenire la fine di tutto?

Intanto, fortunatamente, si tratta di qualcosa che non può produrre l’uomo. Se qualche pazzo fosse in grado… Bè, sarebbe un disastro. Però il cosmo va affrontato con grande umiltà scientifica; possono esserci fenomeni, da qualche parte, capaci di scatenare energie gigantesche e capaci di compromettere il vuoto elettrodebole. Di fonderlo, insomma. S’immagini una specie di sottile ragnatela. Viene scaldata in un punto. Lì si lacera. La lacerazione si estende all’intera ragnatela. E la conseguenza sarebbe il ritorno dell’intero universo – galassie, stelle, la polvere interstellare, la materia, noi stessi – allo stato primordiale.

Si è visto che non è certo che il nostro universo non possa ritornare a quello stadio iniziale da cui tutto ha avuto inizio.

Tutto questo in un istante?

Qui coglie un punto su cui la discussione è molto aperta. Si entra nelle speculazioni: potrebbe trattarsi di una lacerazione istantanea dello spazio-tempo, per cui il vuoto piomba di colpo in uno stato di energia diverso, precipita immediatamente, e tutto insieme. Secondo un’altra ipotesi la lacerazione si propagherebbe come un’onda di calore, alla velocità della luce. A questo punto si potrebbe speculare dicendo: la lacerazione è già avvenuta e, semplicemente, non ci ha ancora raggiunto. Ma qui si tratta di fantascienza, che mi interessa poco. Quello che è fondamentale è che tutto questo ha un impatto molto forte sulla nostra visione dell’universo. E ogni volta che cambiamo la nostra idea dell’universo, cambia anche l’idea stessa del nostro ruolo di esseri umani. Vorrei che tutte queste cose fossero conosciute meglio, e discusse.

Ma l’avanguardia del pensiero umanistico sembra arrancare, sembra scollata dall’avanguardia scientifica, non crede?

Apro i giornali: la scienza, intanto, è separata dalla cultura; e già questo non lo capisco. E poi è come relegata ad un ambito specialistico. Chi è interessato allo sport si legge la pagina sportiva. T’interessa la scienza, leggi la pagina scientifica. Perfetto; se non fosse che la scienza e la tecnologia sono la spina dorsale di tutto. Basta pensare agli ultimi 20/30 anni. Per questo credo che questi temi dovrebbero essere al centro delle riflessioni di economisti, filosofi, poeti, lettori di giornale. Di tutti. Perché il nostro futuro si decide lì. Invece noto una reazione quasi infantile nei confronti della scienza e della tecnologia. Da un lato si mitizza. Si immagina che la scienza sia in grado di risolvere tutti i problemi, in maniera magica. E dall’altro se ne ha paura.

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Tornando a qualcosa di più pratico. Come funziona l’acceleratore LHC del CERN?

In realtà è molto semplice: si fanno avvenire urti ad alta energia di componenti, di protoni, gluoni o quark. Questi oggetti si trasformano in energia. L’energia fonde il vuoto, lo scalda – diciamo così – aumenta la temperatura del vuoto locale, e in un minuscolo punto si ricreano le condizioni per cui dal vuoto possiamo estrarre le particelle estinte, soffocate da migliaia di anni.

Quindi si può dire che il bosone di Higgs l’avete scoperto estraendolo dal vuoto?

Esattamente. Noi già oggi, nell’LHC, usiamo il vuoto come una specie di miniera. Da cui estraiamo materia e antimateria. Lo facciamo continuamente.

Noi già oggi, nell’LHC, usiamo il vuoto come una specie di miniera. Da cui estraiamo materia e antimateria.

Quindi nel 2012 avete trovato (o ricreato) qualcosa che non si presentava nell’universo da 13,8 miliardi di anni. Che sensazione si prova?

Mi ricordo un giorno in particolare: l’8 novembre, il giorno del mio compleanno, quando abbiamo visto i primi sintomi. Con tutti i dubbi: sarà, non sarà, è lui, no, forse ci assomiglia, sarà un errore, siamo noi che stiamo cercando di vedere quello che vogliamo, c’è un guasto. Il mio ordine esecutivo ai ragazzi del team è stato: incidete questo segnale e fate di tutto per dimostrare che è falso.

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E come si torna a casa quel giorno? Si stappa uno spumante?

No! Niente spumante! Spavento. Eccitazione. Gioia. Un misto. Mia moglie appena mi ha visto arrivare a casa con gli occhi che brillavano mi ha detto: Che è successo? E io, Mi raccomando non dire niente a nessuno. Ma forse ci siamo.

Poi il giorno dopo si torna al CERN e…

E ci si caccia il sentimento di soddisfazione nel profondo del cuore. Dentro di noi era un tumulto. Ma dall’esterno si vedevano scienziati seri, concentrati. Si lavorava giorno e notte, domeniche e sabati. Sentivamo che era lui. Ma il sentimento non è scienza. Sono stati i più bei mesi della nostra vita professionale: mesi di lavoro forsennato per cercare di dimostrare che quello che sentivamo era sbagliato.

E alla fine?

Alla fine ci siamo arresi. Era lui, oltre ogni ragionevole dubbio. Una sensazione indescrivibile: sapere di essere tra i primi a vedere uno stato della materia che nessuno ha mai visto prima. Era come se fossimo al bordo di un baratro, di un precipizio, e vedessimo questa… Sa quando nei film di fantascienza si vedono queste vallate, coi dinosauri, e gli esploratori? Ecco l’idea è proprio quella dell’esploratore. L’esploratore che vede una bestia nuova, meravigliosa.

Il prossimo precipizio che ha di fronte la scienza?

Il primo centesimo di miliardesimo di secondo della storia del nostro universo. Lì c’è un lato ancora del tutto oscuro: il fenomeno dell’inflazione cosmica.

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Mi porta, con l’immaginazione, a quel momento?

Siamo nel vuoto. Il vuoto fluttua. Si forma una microscopica deformazione, una microscopica bollicina: se all’interno non succede niente, questa si richiude. È il principio di indeterminazione di Heisenberg: se si viola la condizione di conservazione di energia, per un tempo sufficientemente piccolo, non succede niente, si ritorna allo stato fondamentale. Ma se in quella frazione di tempo, in quella bollicina, per un meccanismo assolutamente casuale, si piazza una particella scalare, speciale, che chiamiamo inflatone, ecco che la bollicina non si richiude più. È come se qualcosa gonfiasse il palloncino: il volume aumenta con una spinta esponenziale, si produce più spazio-tempo. Una bollicina, un oggetto microscopico, in cui lo spazio-tempo fa una specie di singhiozzo infinitesimo, di colpo diventa un universo materiale. Trovare le prove dell’inflazione cosmica: questo sarà il lavoro dei prossimi dieci o vent’anni.

Un’ultima domanda: qual è stata la cosa più incomprensibile con cui ha avuto a che fare nella vita?

Più che incomprensibile, direi la più complicata. Mi ha sempre colpito quanto poco ci voglia a trasformare un amico, una persona cara, qualcuno che ti sembra infrangibile, in un essere spaventato, disperato. Bastano due o tre colpi della vita. Questa fragilità che c’è dentro l’essere umano: le sue dinamiche le considero davvero complicate.

Mi ha sempre colpito quanto poco ci voglia a trasformare un amico, una persona cara, qualcuno che ti sembra infrangibile, in un essere spaventato, disperato.

Peter Higgs, quello che ha teorizzato l’esistenza del bosone che porta il suo nome, uno che ha dato un contributo fondamentale alla conoscenza umana e che poi ha vinto anche un premio Nobel… Lui si è spezzato dopo la separazione dalla moglie. Un episodio che capita a milioni di persone. Ma lui è stato spezzato. E dopo quella separazione non ha più prodotto nessun risultato scientifico.

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