Si è aperta ieri la stagione 2016 dei Premi Nobel, come di consueto con il riconoscimento in Medicina e Chirurgia che è stato assegnato allo scienziato giapponese Yoshinori Ohsumi "per le sue scoperte sui meccanismi dell’autofagia", attraverso i quali le cellule riciclano le sostanze di scarto.

Il Premio Nobel - che porta il nome del chimico e industriale svedese Alfred, l'inventore della dinamite - viene conferito ogni anno a persone o organizzazioni di tutto il mondo che si sono distinte per il loro lavoro nei campi della medicina e della chimica, della letteratura, dell’economia e della fisica, il cui ricoscimento è stato assegnato stamane a David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz per i loro studi sulle transizioni di fase topologiche e per le fasi topologiche della materia.

L'annuncio è stato accolto con un po' di delusione a L'Aquila: in molti speravano che il Premio fosse conferito alla scoperta delle onde gravitazionali. Per molti, la 'scoperta del secolo' che parla anche aquilano: si tratta, infatti, di una cooperazione internazionale cui hanno partecipato gli esperimenti-osservatori Virgo di Cascina (Pisa) e Ligo di Washington, con il coinvolgimento di 1004 studiosi appartenenti a 133 istituzioni scientifiche di tutto il mondo, tra cui il Gran Sasso Science Institute. A firmare uno degli articoli che hanno contribuito a 'comporre' un pezzo di storia, il rettore Eugenio Coccia e i ricercatori del GSSI Lorenzo Aiello (25 anni), Viviana Fafone (51), Matteo Lorenzini (38), Akshat Singhal (24), Shubhanshu Tiwari (26), Imran Khan e Gang Wang (30).

Tra i candidati per il riconoscimento al Nobel figuravano i nomi di Ronald W.P. Drever, Kip S. Thorne e Rainer Weiss, entrati nella rosa dei papabili proprio per lo sviluppo di Ligo, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, che ha captato le flebili perturbazioni del campo gravitazionale provocate dallo scontro di due buchi neri alle 10:50 e 45 secondi (ora italiana) del 14 settembre 2015. Non è andata così.

La scoperta delle onde gravitazionali

Ligo e Virgo sono - a dirla con parole semplici, per quanto possibile - due enormi tubi lunghi rispettivamente 4 e 3 chilometri disposti a L, cioè perpendicolari l’uno all’altro. In ognuno di questi tubi c’è un raggio laser che viene riflesso una cinquantina di volta da particolari specchi così da allungarne il percorso.

Al passaggio dell’onda gravitazionale, essa dilata lo spazio in una direzione (uno dei tubi) e lo accorcia nella direzione ortogonale alla prima (per una lunghezza di miliardesimi di miliardesimi di miliardesimi di metro). Allungando lo spazio, la luce laser impiega quindi più tempo per attraversare uno dei due bracci di Virgo o di Ligo, mentre ne impiega di meno nel braccio ortogonale dove lo spazio si è ristretto. Analizzando con precisione estrema i tempi di anticipo e di ritardo (ed eliminando qualsiasi tipo di disturbo), si riesce a captare l’onda gravitazionale.

E questo è accaduto il 14 settembre di un anno fa. Da quel momento, sono iniziate le verifiche e giovedì 11 febbraio 2016, alle 16:30 nel centro Ego di Cascina (Pisa) - qualche minuto prima della conferenza stampa gemella a Washington - è stato dato finalmente l'annuncio ufficiale, giusto un secolo dopo la straordinaria previsione di Albert Einstein che, nel novembre 1915, aveva illustrato la sua Teoria della relatività generale, di cui le onde gravitazionali costituiscono uno dei capisaldi essenziali.

Il GSSI nella scoperta

L'annuncio è stato seguito, in diretta streaming, e con grande emozione, anche nell'aula magna del Gran Sasso Science Institute.

Ma come è entrato l'Istituto aquilano in questa fondamentale scoperta? Ego, Osservatorio gravitazionale europeo, è responsabile del funzionamento e della gestione di Virgo, esperimento-osservatorio nato dall'originale idea dell'italiano Adalberto Giazotto e del francese Alain Brillet, la cui collaborazione scientifica conta oggi su circa 250 fisici e ingegneri, di cui la metà dell'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), provenienti da 19 laboratori europei. L'Infn partecipa a Virgo con le proprie sezioni presso le università di Pisa e Firenze, con il gruppo di ricerca di Urbino, Perugia, Genova, Roma Sapienza, Roma Tor Vergata, Napoli e Padova, con i Centri Nazionali Tifpa di Trento e, appunto, con il GSSI.

"E' meraviglioso avere in un sol colpo osservato le onde gravitazionali e dimostrato l'esistenza dei buchi neri. L'umanità acquista un nuovo senso: d'ora in poi non solo vedremo il cosmo, ma ascolteremo le sue vibrazioni, la sua musica", ha sottolineato Eugenio Coccia il giorno dell'atteso annuncio. "Da oggi - ha aggiunto ai microfoni di NewsTown - si apre un capitolo completamente inedito, perché oltre a vedere l'universo, abbiamo acquistato il senso dell'udito, per ascoltarlo".

"All'Aquila, abbiamo portato un nuovo modo di studiare l'universo: il GSSI ha il ruolo di formare giovani ricercatori e di indirizzarli in queste ricerche. Questo lavoro non fa altro che aprire il capitolo della ricerca delle onde gravitazionali, è un nuovo modo di studiare l'universo che da oggi si apre di fronte all'essere umano".

Perché la scoperta è così importante

La scoperta dell’esistenza delle onde gravitazionali non è solo (l’ennesima) conferma sperimentale della validità della teoria di Einstein, ma rivoluziona e amplia il mondo della fisica e della ricerca cosmologica. Per dire, fino ad ora lo studio del cosmo è stato possibile solo attraverso i segnali emessi da stelle e galassie nello spettro elettromagnetico (luce visibile, raggi X e gamma, infrarossi, ultravioletti, onde radio di varia lunghezza d’onda).

L’esistenza delle onde gravitazionali apre un mondo nuovo: la possibilità di studiare l’universo (e i misteriosi buchi neri) in modo completamente differente. Oltre che "vederlo", saremo in grado anche di "sentirlo" nella sua essenza più fondamentale, lo spazio-tempo, due elementi che, secondo Einstein, sono una cosa sola. E capire come e perché l’universo non solo si espande, ma sta addirittura accelerando la sua velocità di ampliamento.

C'è chi ipotizza scenari che sfiorano la fantascienza: la verifica dell’esistenza di tunnel spazio-temporali (wormhole in inglese) nelle vicinanze dei buchi neri che potrebbero mettere in relazione parti distanti dell’universo o addirittura universi diversi dal nostro. Infine arrivare alla soluzione dei componenti di base dello spazio-tempo secondo la teoria della meccanica quantistica, ancora divisa tra "stringhe", "brane" o "anelli" (loop).