L'eco del vuoto

Uno dei ricordi più nitidi che ho delle prime gite in montagna è sicuramente quello degli urli a squarcia gola lanciati in direzione di qualche parete rocciosa, per sentire poi il rimbombo della mia voce tornare con qualche attimo di ritardo; sembrava incredibile che le urla potessero viaggiare per tutta la valle per poi rimbalzare e tornare indietro. Eppure se provassimo a rifare la stessa cosa nello spazio vuoto non sentiremmo ne la voce partire ne tanto meno ritornare indietro; l'assenza di aria sarebbe la fine dei suoni, che per propagarsi necessitano di un mezzo (solido, liquido o gassoso).

Nonostante questa consapevolezza, ascoltando una conferenza tenuta dal Prof. Michelangelo Mangano, fisico teorico al CERN, ho sentito una definizione che mi ha molto colpito:

il bosone di Higgs  è l'eco del vuoto.

Praticamente un ossimoro, questo aforisma scientifico nasconde una realtà fisica molto concreta ed ora quasi tangibile: se esiste il campo di Higgs (o meglio di François Englert - Robert Brout - Peter Higgs , per completezza bisogna citare tutti e tre i teorizzatori), cioè se lo spazio vuoto è permeato in modo uniforme da una forza invisibile (immaginate il campo magnetico che c'è ma non si vede) questo è la causa della formazione della massa cioè della caratteristica fondamentale che caratterizza le particelle, che attraversandolo perdono velocità ma acquisiscono corpo.
Per poter funzionare questo campo deve essere così denso che se riuscissimo a sbattergli qualcosa contro, alla giusta forza e frequenza, dovremmo rilevarne l'eco profondo, allo stesso modo in cui, quando colpiamo un coperchio di una pentola questo comincia a tremare producendo una vibrazione e quindi un suono.

Questo hanno fatto al CERN, hanno sbattuto così forte due protoni l'uno contro l'altro in modo che l'energia dell'impatto fosse quella necessaria a far vibrare il vuoto (e quello di cui è composto) ed il risultato è stato l'inafferrabile bosone (insieme alla solita pletora di particelle già conosciute), tanto sfuggente che tra miliardi di collisioni è apparso comunque pochissime volte, ma abbastanza da aver dato la certezza della sua esistenza.
Ormai ne siamo quasi sicuri, il vuoto è qualcosa di quantisticamente molto denso ed è molto lontano dall'essere il nulla: ma come è possibile che il vuoto ci appaia così vuoto se non lo è?

In realtà quasi tutte le forze ci risultano invisibili anche se il loro effetto a volte è così lampante da non lasciare dubbi sulla loro presenza, ma in ogni caso a partire dalla gravità ad arrivare al elettromagnetismo non è sempre stato facile accettare che le cose funzionassero in modo a prima vista imperscrutabile; questo accade anche per il campo di Higgs che permea il vuoto, e seppur invisibile permette alla materia di esistere come la vediamo. Se non ci circondasse perennemente una sorta di melma quantistica, gli atomi di cui siamo composti non solo non starebbero assieme ma neanche potrebbero esistere perché le particelle che li compongono (defraudate della loro massa) sfreccerebbero via alla velocità della luce!

Quindi ringraziamo l'invisibile campo che ci circonda, ci permette di esistere e di lanciare ancora qualche grida verso l'apparente nulla, rinnovando lo stupore per l'eco della nostra voce e per le leggi della natura.

Fotografando il vuoto

Ne ho già parlato ma è un mistero così avvincente che fin dalle origini della civiltà moderna filosofi, scienziati, pensatori non hanno fatto che cercare di capire che cos'è e che cosa rappresenti il vuoto; fin da Aristotele l'horror vacui ha rappresentato l'interpretazione di un concetto così elusivo che è sembrato più facile spiegare come la materia si comportasse per colmarlo piuttosto che immaginare cosa potesse essere il vuoto nella tangibile realtà.

Superando però la definizione che ci porterebbe fuori strada, il vuoto sicuramente non è l'assenza completa di qualsiasi cosa: ad esempio non è assenza di tempo, non assenza di interazione, e soprattutto non è assenza di campo (magnetico, gravitazionale, etc): il vuoto quindi non è il nulla.

La meccanica quantistica ha interpretato il vuoto tramite le equazioni e ne è scaturita una visione incredibilmente dinamica ed energetica, una continua microscopica annichilazione di materia ed antimateria così veloce da essere per noi impossibile da percepire visto che avverrebbe nell'ordine del tempo di Planck; esiste però un esperimento che proverebbe che la schiuma quantistica pervade effettivamente il vuoto, anche se rimane un principio controverso: l'effetto Casimir.
Quindi sappiamo che il vuoto non è il nulla perché, per esempio, le onde radio non potrebbero propagarsi nello spazio se quest'ultimo non avesse delle proprietà specifiche, oppure la luce delle stelle non giungerebbe fino a noi dopo aver solcato l'abisso di vuoto che ci separa se lo spazio intergalattico non possedesse caratteristiche peculiari.

Rimane comunque difficile immaginare come ciò che per noi sia percettivamente l'assenza totale, invece rappresenti una solida base per l'esistenza dell'universo ed allora dobbiamo spingerci a formulare delle analogie che ci aiutino a superare i nostri preconcetti. Proviamo ad immaginare di appartenere ad un film e che tutto ciò che ci circondi sia solo ciò che scorre su di una pellicola cinematografica: in questo modo la nostra esistenza sarebbe dettata dalla presenza della luce che impressiona la pellicola e dalla pellicola stessa. Se pero eliminiamo la luce rimane solo la pellicola nera che è pur fondamentale per l'esistenza del film ma che per un virtuale abitante che esiste nel solo mondo delle pellicole, apparirà come il vuoto quando questa non sarà stata impressionata dalla luce. Esiste anche una rappresentazione tridimensionale di questo concetto che possiamo chiamare teoria olografica, ma il principio su cui riflettere è che il vuoto rappresenta il supporto sul quale la materia, l'energia, i campi e l'intero universo si poggiano ed anche se forse non ne possiamo comprendere i meccanismi non dovremmo averne così timore.