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Costanti fisiche

Per descrivere i fenomeni che avvengono sotto i nostri occhi spesso facciamo riferimento a quantità che i fisici chiamano "costanti fondamentali".

Per descrivere i fenomeni che avvengono sotto i nostri occhi spesso facciamo riferimento a quantità che i fisici chiamano “costanti fondamentali”. Si tratta di parametri su cui si basa la nostra scienza, in grado di mantenere inalterato il loro valore nel tempo e nello spazio. In questo modo ogni fatto che avviene nell’Universo può essere previsto o spiegato ricorrendo esclusivamente a questo pugno di numeri. Numeri che determinano ad esempio la forza gravitazionale e quella elettromagnetica, ma anche la massa delle particelle sub atomiche. Queste costanti in altri termini permettono al nostro Universo di essere proprio così come ci appare e danno origine agli atomi, alle stelle e ad ogni forma di vita. Infatti, anche una minima variazione nel loro valore avrebbe potuto provocare conseguenze enormi sui processi che hanno dato vita all’universo dopo il Big Bang iniziale. Una costante gravitazionale più forte di quella che oggi sperimentiamo avrebbe accelerato i processi di formazione delle stelle producendo oggetti con un diametro minore, dove sarebbe stato più rapido il consumo del combustibile nucleare necessario per contrastare il collasso gravitazionale. In questa situazione, le stelle avrebbero potuto esaurire la loro energia prima che forme di vita complesse avessero avuto il tempo necessario per completare la loro evoluzione.
Per questo, avevano suscitato grande interesse nella comunità scientifica i risultati pubblicati negli ultimi anni che paventano l’ipotesi che alcune costanti fondamentali avrebbero variato il loro valore durante i 13 miliardi di anni di vita dell’universo.
Due anni fa infatti, analizzando la luce proveniente da quasar ai confini dell’universo conosciuto, -una luce che per giungere sulla Terra ha impiegato circa 10 miliardi di anni-, un gruppo di astronomi produsse dei dati che potevano essere spiegati ipotizzando che la “costante di struttura fine” fosse cambiata durante l’evoluzione dell’Universo. Questa costante, indicata con il simbolo α dai fisici, determina l’entità dell’interazione tra campo elettromagnetico e materia e dipende essenzialmente dalla velocità della luce nello spazio vuoto. Ogni sua minima variazione metterebbe dunque in crisi l’assunto fondamentale della teoria di Einstein. In particolare, secondo le stime ricavate dagli astrofisici la costante α, sarebbe variata in dieci miliardi di anni di un fattore pari a circa sette milionesimi (–0.72±0.18×10–5).
Due articoli, pubblicati lo scorso mese di Aprile, sulla prestigiosa rivista scientifica Physical Review Letters, fissano ora con estrema precisione i limiti entro cui potrebbe variare questa costante universale. Harold Marion e i suo colleghi dell’Observatoire de Paris e James Bergquist e i coautori del National Institute of Standards and Technology a Boulder, in Colorado, hanno, raggiunto indipendentemente il risultato che la massima variazione nella costante di struttura fine deve essere compresa tra 7×10-15 e 7×10-16 per anno. Per raggiungere questo risultato i due gruppi si sono serviti di misure eseguite in laboratorio utilizzando orologi atomici di estrema precisione. Questi orologi sono in grado di misurare il tempo compiendo un errore valutabile in meno di un secondo nell’arco di milioni di anni. Il loro funzionamento si basa sulla capacità degli atomi di assorbire radiazione elettromagnetica, solo se questa ha una ben precisa frequenza. Nel caso in cui la costante α avesse avuto delle variazioni nel tempo, questo fenomeno avrebbe dovuto indurre un’alterazione anche in queste frequenze di assorbimento.
Le misure che i due gruppi hanno eseguito nel corso di osservazioni durate alcuni anni non hanno però permesso di rilevare alcun cambiamento sensibile.

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