L'assenza di materia per comprendere l'origine dell'universo
Un’aula universitaria all'aperto nella cornice di Piazza Mantegna, un pubblico gremito e tanta curiosità scientifica. Il progetto delle Lavagne oggi affronta un quesito di difficile risposta ma di altrettanto fascino: cos'è il vuoto? Prova a spiegarcelo Guido Tonelli, professore di fisica all'Università di Pisa nonché uno dei protagonisti della scoperta del bosone di Higgs al CERN di Ginevra.
Un centimetro cubo è l’unità di misura utilizzata per iniziare il ragionamento. Ipotizzando di estrarre aria, polvere e quant’altro contenuto al suo interno, potrebbe venir spontaneo di concludere che si sia ottenuto il vuoto. In realtà è proprio qui che si apre un intero universo ricco di tantissime entità fisiche. Fotoni, neutrini, raggi cosmici, energia termica, tutte entità che è difficile schermare e dominare.
«Ci vorranno secoli per capire come poter rimuovere tutto all'interno di questo centimetro cubo» afferma l'autore del saggio Cercare mondi. Esplorazioni avventurose ai confini dell'universo (Rizzoli, 2017). Nel discorso subentra anche la materia oscura dell’universo, altro elemento necessario da considerare. Ci sono tanti altri campi elettromagnetici coinvolti, forze che al momento non siamo in grado di gestire adeguatamente. «Sappiamo come funziona la materia oscura, ma non di cosa è fatta; perciò non si può capire come rimuoverla» conclude il fisico.
La riflessione cerca quindi di mettersi l’anima in pace, arrivando a ipotizzare una situazione fittizia di vuoto assoluto. Che cosa rimane? Cos'è il vuoto vero da cui abbiamo tolto tutti i componenti menzionati finora? La risposta, alquanto banale, potrebbe essere zero. «Ma zero non è il nulla» continua Tonelli, «è qualcosa di molto ricco».
Torna protagonista la lavagna, quindi, attraverso una semplice equazione: uno meno uno uguale zero. «Lo zero è un numero che contiene altri numeri». La dimostrazione prosegue quindi con un ulteriore passaggio; «se scriviamo più uno meno uno uguale zero, possiamo invece vedere lo zero come la somma di infiniti numeri positivi e negativi». Siamo al punto di svolta.
Segue un paragone con il componimento 4’ 33’’ di John Cage, che voleva immaginare il silenzio come assenza di suono, formare un brano musicale basandosi sui suoni esterni e che di solito sono oscurati durante un’esibizione musicale.
«Il vuoto», termina dunque Tonelli, «è come lo zero e il silenzio. È importante perché contiene un giacimento infinito di materia e anti-materia. Capire il vuoto serve perché, se ne capiamo il meccanismo, ci avviciniamo a comprendere da dove nasce l’universo che ci circonda».
