fig.1

La luce della stella osservata, passando in prossimità dl una grande massa come il sole, viene deviata. Quella che ci giunge è l'immagine deviata della stella.

Come abbiamo visto, la gravità è generata dall'accelerazione e dalla curvatura dello spazio. Il rapporto che c'è tra accelerazione e gravità, Einstein lo chiamò principio di equivalenza. Ovunque ci sia un cambiamento di moto, nasce un campo gravitazionale. L'intero Universo si espande in modo accelerato. Tutte le galassie, le stelle e ogni forma di materia sono coinvolte in questo gigantesco campo gravitazionale. Lo spazio-tempo è curvo e la stessa curvatura dello spazio è gravità. Ma possono generarsi campi gravitazionali anche da ogni forma di energia. Per esempio, l'energia termica del sole contribuisce alla sua forza gravitazionale, seppure in maniera molto debole. La densità di energia, come la densità di massa è sorgente di gravità. Secondo la relatività generale la pressione contribuisce al campo gravitazionale, come la massa e l'energia. La pressione che spinge verso l'esterno contribuisce all'attrazione gravitazionale, mentre la pressione negativa, quella che attrae verso l'interno, contribuisce alla gravità repulsiva. Quindi esistono un campo gravitazionale attrattivo e un campo gravitazionale repulsivo, anche se non tutti se la sentono di ammetterlo. La forza gravitazionale viene trasportata dal gravitone, particella (ipotetica) priva di massa, che induce attrazione fra le particelle di due masse.

2) La FORZA ELETTROMAGNETICA è quella che tiene insieme gli atomi e le molecole. Questa forza viene attribuita a un intenso scambio di fotoni tra particelle che possiedono una carica elettrica.  Se hanno cariche uguali le particelle si respingono, se hanno cariche opposte si attraggono. Uno degli effetti della forza elettromagnetica è l'attrazione  fra il protone e l'elettrone, che  determina la rotazione orbitale dell'elettrone attorno al nucleo dell'atomo. Non interagisce invece con altre particelle prive di carica elettrica, come i gravitoni.

Come un campo gravitazionale può essere attribuito a una variazione di moto, così un campo elettrico può essere attribuito alla variazione di un campo magnetico. Ugualmente un campo magnetico è associato alla variazione di un campo elettrico. Una volta capita la correlazione fra magnetismo ed elettricità, l'uomo è riuscito a imprigionare questa forza che oggi conosciamo accendendo una lampadina, il televisore, il computer, il motorino di avviamento dell'automobile, ecc...ma non solo.

fig. 2

Un campo magnetico avvolge sempre un filo in cui scorre corrente elettrica. Le due forze sono interdipendenti, per cui assumono l'unico nome di forza elettromagnetica.

In un filo di corrente agiscono  due forze derivanti da un campo elettrico che lo attraversa e un campo magnetico che lo circonda. I campi elettrico e magnetico possono essere considerati forme d'energia e in quanto energia ne seguono la legge di conservazione, come ci insegna Einstein.

Possiamo osservare l'effetto di questa conservazione dell'energia agendo su un interruttore. Quando interrompiamo una corrente elettrica, il campo magnetico ad essa associato subisce un drastico mutamento, causando una trasformazione di energia magnetica in energia elettrica, che raggiunge il suo massimo picco proprio nel momento in cui viene interrotta. Il surplus di questa energia elettrica si trasforma in energia luminosa, che noi vediamo nello sprigionarsi di una scintilla. Quando tiriamo su un interruttore, chiudiamo il circuito di corrente, unendo il polo positivo con il polo negativo, fino a quel momento scollegati. La potente variazione del campo elettrico attiva il campo magnetico, liberando quel surplus di energia, che ci appare come una scintilla. E' la prova dell'interdipendenza (e interscambio) tra campo elettrico e campo magnetico.

3) La FORZA NUCLEARE DEBOLE causa il decadimento radioattivo di atomi instabili come quello dell'uranio. In ragione della sua scarsa intensità (non per altro si chiama forza debole) non riesce a tenere uniti i componenti del nucleo atomico, che si scindono e decadono, emanando radiazioni. Questa forza si manifesta nelle interazioni fra elettroni e neutrini (particelle quasi prive di massa, capaci di attraversare come fantasmi una lastra di piombo spessa miliardi di chilometri) tramite uno scambio di bosoni di gauge W e Z (non è necessario qui aprire un discorso sui bosoni).

Detta così, non è che ci si capisca molto. Proviamo a chiarirci meglio.

La carica elettrica del nucleo viene determinata dai protoni, mentre i neutroni contribuiscono a determinarne il peso.  Due atomi con stessa quantità di protoni si dicono isotopi. Possono differire, senza mutare carica, nella quantità di neutroni e quindi di peso. Se hanno medesima quantità di neutroni si dicono isotopi stabili, se differiscono nella quantità di neutroni, si dicono isotopi instabili.

Bella spiegazione, si dirà, adesso vengono fuori gli isotopi a intricare ancor più la matassa.

Niente paura, un isotopo è un'altra definizione del nucleo dell' atomo.

Prendiamo l'atomo più semplice che esiste, l'idrogeno.

E' composto di un nucleo con un solo protone e di un elettrone che gira attorno al nucleo. Ma questo atomo non è figlio unico, possiede un fratello che ospita nel suo nucleo anche un neutrone. Ha stessa carica, ma pesa di più, si chiama infatti idrogeno pesante, oppure Deuterio, per gli amici. C'è infine un terzo fratello, più pesante ancora, con due neutroni, lo chiamano Trizio, ha vita breve ed è radioattivo. Tutti e tre i fratelli vengono detti ISOTOPI dell'idrogeno. Quindi, metaforicamente parlando, gli isotopi sono atomi fratelli con caratteri diversi, che, pur lavorando in concordia fra di loro, si comportano secondo la propria indole.

In ogni buona famiglia, ci sono fratelli consuetudinari e altri più intraprendenti, portati a immischiarsi in affari ad alto rischio, capaci di arricchire o di far disgregare l'intera famiglia. I fratelli isotopi similmente si dividono in stabili e instabili (ci sono anche i semi-stabili, ma non complichiamo le cose). Nel caso dell'idrogeno,  quello privo di neutroni si dice isotopo stabile e si comporta normalmente, se non viene sottoposto a violente sollecitazioni di energia d'urto o termica. Mentre  il Deuterio si dice isotopo instabile,  come pure il Trizio, più pesante ancora e radioattivo.  Quando diciamo che un atomo instabile decade, intendiamo dire che si dimezza, per trasformarsi in atomo stabile. Durante il decadimento emana radioattività. Dopo il decadimento non è più lo stesso, ma tutto un altro atomo.

Succede così all'Uranio 238, che alla fine del suo lungo decadimento (4,5 miliardi di anni) si trasforma in Piombo 206 (i numeri indicano il peso atomico del nucleo, ma questa è un'altra storia che qui possiamo saltare).

Per la radiazione prodotta dai materiali con i quali interferisce, la forza debole è uno dei fattori del riscaldamento del centro della Terra e della potenza eruttiva dei vulcani. Negli ospedali viene sfruttata per praticare la medicina nucleare.

4) La FORZA NUCLEARE FORTE è quella responsabile della stabilità del nucleo. Come abbiamo detto i protoni e i neutroni sono composti da tre quark ciascuno. Ognuno di questi quark ha una carica di colore: rosso, verde, blu, che viene miscelata da un'altra particella, il gluone, per produrre una carica di colore bianco, grazie alla quale i quark restano incollati fra di loro e confinati nei nucleoni. E' il caso di dire che si tratta di una definizione alquanto colorita, ma i colori come li intendiamo noi non c'entrano affatto. Gli scienziati la chiamano cromodinamica quantistica questa teoria, ma soltanto per farci capire meglio. Sappiate che i quark non solo hanno tre colori, ma anche sei sapori. Vi risparmio questa colorita (anzi, saporita), spiegazione, che ci porterebbe inutilmente dentro ad altri particolari.

Il neutrone sappiamo che è neutro (appunto) e va d'accordo con le altre particelle cariche elettricamente. Ma il protone è positivamente carico e, trovandosi in coabitazione con altri suoi simili,  dovrebbe respingerli e esserne respinto. Ciò non accade grazie  al gluone, che li tiene tenacemente incollati al nucleo.

Non credo necessitino ulteriori spiegazioni, in attesa che le quattro forze fondamentali trovino il loro posto in una unica grande teoria.

Riepilogando:

1) Il Gravitone è la particella mediatrice dell'interazione gravitazionale.

2) Il Fotone è la particella mediatrice dell'interazione elettromagnetica.

3) I Bosoni di gauge W e Z sono le particelle mediatrici dell'interazione nucleare debole

4) Il Gluone è la particella mediatrice dell'interazione nucleare forte.

La natura di queste forze ci dà la consapevolezza di come siano delicati i meccanismi che regolano la vita dell'Universo, dal quark alle galassie. Se le tre forze fondamentali non gravitazionali (elettromagnetica, nucleare debole e nucleare forte) non fossero come sono, non esisterebbe il mondo così come lo conosciamo. Se la forza d'interazione elettromagnetica avesse un valore superiore a quello che ha, l'elettrone, anziché restare in orbita attorno al protone, gli si spiaccicherebbe addosso e avremmo un nucleo di soli neutroni (con carica nulla). Se la forza elettromagnetica fosse più debole, l'elettrone non si unirebbe al nucleo. In entrambe i casi non avremmo atomi, materia, stelle, galassie, pianeti e il mondo sarebbe tutta un'altra cosa. Più o meno il discorso vale per le altre forze non gravitazionali del modello Standard. La forza gravitazionale mantiene con queste  forze un rapporto di simmetria a livello cosmico, non rilevabile a livello quantistico, ma tuttavia è un rapporto che regola l'architettura dell'Universo e non riesco ad immaginare come sarebbe questo mondo se la forza gravitazionale non fosse esattamente così com'è.

Cos'è un campo?

Le nozioni fin qui acquisite ci serviranno per capire meglio cosa avvenne all'inizio dei tempi, come nacquero le stelle, il Sole, la Terra e ci faranno da premessa alla comprensione della vita, senza mai pretendere di rivelare verità assolute, che sono estranee al pensiero scientifico.

Nel capitolo 1 abbiamo accennato alla nascita dell'Universo, ora siamo in grado di entrare in maggiori dettagli.

fig 4

Tre delle quattro forze fondamentali - quella elettromagnetica, quella debole e quella forte - erano unificate in una sola "superforza". Questa forza di "grande unificazione" dava all'Universo appena partorito dal Big-Bang una certa simmetria, dovuta all'inimmaginabile temperatura che teneva il tutto in tremenda fusione. Poi, come dimostra la teoria quantistica dei campi, all'espandersi dell'Universo e al conseguente calo di temperatura, ci fu una  rottura di simmetria, le tre forze andarono a occupare i diversi campi di cui abbiamo parlato, dando inizio alle asimmetrie che sono all'origine della materia oggi conosciuta. Unica forza che risulta essere sempre stata per conto suo è quella gravitazionale. Ma ci sarà, prima o poi, qualcuno che risolverà l'enigma, unificando la Teoria Gravitazionale alla Meccanica Quantistica!

Più volte abbiamo nominato i campi, come se fossero a noi talmente famigliari, da non stare lì ad approfondirne il significato.  Eppure meritano la nostra massima attenzione, perché da essi dipende l'esistenza dell'Universo.   Genericamente il campo può essere definito come la "sfera d'Influenza" di una forza. Quando diciamo che il nostro cellulare "non ha campo", stiamo asserendo che si trova al di fuori della sfera d'influenza delle onde elettromagnetiche spedite dal suo operatore telefonico. Il campo di una forza è una regione di spazio occupata da una forza,  che può essere attrattiva o repulsiva e di conseguenza  il campo viene detto (arbitrariamente) positivo o negativo. Come campi di forza abbiamo il campo elettromagnetico, il campo d'interazione nucleare debole e quello dell'interazione nucleare forte, che agiscono sempre a coppia. Unico campo di forza a non interagire con il proprio opposto è il campo gravitazionale.  I campi di tutte queste forze si propagano nello spazio alla velocità della luce.

Ci sono poi i campi d'onda come l'elettrone e tutti gli altri elementi conosciuti, che secondo la teoria quantistica, possono essere visti sia come particelle che come campi d'onda materiali. Il campo in questo caso esprime la regione di spazio in cui è probabile che si trovi la particella (il campo di azione della particella). Tutta la materia e l'antimateria sono composte di campi d'onda, altrimenti detti particelle e antiparticelle. 

L'antichissima scienza cinese del Tao considerava l'intero Universo come un insieme di interazioni fra due poli opposti: Yin e Yang, rappresentati nel noto simbolo circolare in bianco e nero, il T'ai-chi T'u, o "Diagramma della Realtà Ultima".

Paul Dirac nel 1928, studiando l'interazione dei campi elettromagnetici,  teorizzò l'esistenza di un'antiparticella per ogni particella, con caratteristiche uguali e contrarie. Solo il fotone, particella priva di cariche, sarebbe  l'antiparticella di sé stesso. Giunse a tali risultati mettendo insieme la relatività ristretta di Einstein con la teoria dei quanti e, successivamente, la fisica sperimentale gli dette ragione. La materia è affiancata dall'antimateria, a  un campo positivo corrisponde un campo negativo, a tutto si oppone un contrario.

E' sorprendente come nella moderna scienza trovi conferma anche il pensiero taoista sulla dualità universale. 

Tutta colpa del caldo

I campi, sono soggetti a oscillazioni, la cui frequenza è dovuta alla maggiore o minore presenza di calore. Un po' come le particelle, la cui velocità di moto dipende dalla temperatura del fluido o del corpo che le contiene.  Alle altissime temperature subito dopo il Big Bang si può immaginare (anzi è inimmaginabile) quanto frenetiche fossero tali oscillazioni. A quelle temperature e con quelle rapidissime fluttuazioni, nessun campo faceva in tempo a interagire con altri campi e non erano possibili accoppiamenti fra particelle. Immaginiamo un ragazzo affacciato al finestrino di un treno, attratto dalla bellezza di una ragazza affacciata al finestrino del convoglio che sopraggiunge in direzione opposta, sul binario accanto. Anche lei prova il classico colpo di fulmine e ambedue si sporgono dai rispettivi finestrini per darsi un bacio. Se lo facessero mentre viaggiano veloci, rischierebbero di annichilarsi a vicenda e comunque non riuscirebbero a unire le proprie labbra per far nascere un bacio. Ciò diventerebbe possibile soltanto se i treni dovessero incrociarsi a velocità adeguatamente rallentata.

Le prime interazioni fra opposti campi si resero possibili quando l'Universo iniziò a raffreddarsi con il conseguente rallentamento delle oscillazioni dei campi. Fino a un secondo dopo il Big Bang, gli elettroni e i positroni erano soggetti a oscillazioni di campo velocissime, si scontravano e si annichilavano, lasciando come testimonianza delle avvenute collisioni i numerosi fotoni che ancora oggi viaggiano nel cosmo. Così come viaggiano ancora i neutrini e gli antineutrini, che non si sono mai annichilati a causa della loro forza di interazione troppo debole. I protoni e i neutroni dovettero attendere un raffreddamento al di sotto del miliardo di gradi centigradi, prima che la forza nucleare forte riuscisse a incastonarli nel nucleo, incollando una tripletta di quark per ogni nucleone (due quark su e uno giù, per assemblare un protone, due quark giù e uno su, per assemblare un neutrone). I primi nuclei (non i primi atomi) che andarono a formarsi furono quelli di deuterio, composti da un protone e da un neutrone, che combinandosi ancora fra di loro, produssero nuclei di elio in abbondanza. Ci vollero altri 400.000 anni, prima che la forza elettromagnetica raggiungesse la giusta oscillazione di campo per  fare interagire la carica positiva del protone con la carica negativa dell'elettrone, dando vita ai primi atomi, il più semplice dei quali fu l'idrogeno, con il nucleo abitato da un solo protone. Di quel periodo abbiamo una foto ricordo.

La temperatura non è soltanto causa della fluttuazione dei campi e del moto delle particelle, ma anche di rumore radio. "Qualsiasi tipo di corpo avente una temperatura superiore allo zero assoluto emette sempre un rumore radio, prodotto dai moti termici degli elettroni al suo interno." (S. Weinberg-I primi tre minuti"). Pertanto, dalla lunghezza di un'onda radio, possiamo misurare la temperatura del corpo dal quale proviene.  Grazie ai dati trasmessi dalla sonda spaziale WMAP, oggi abbiamo la mappatura termica dell'Universo all'età di 400.000 anni, quando l'abbassamento della temperatura permise l'interazione del campo negativo dell'elettrone con il campo positivo del protone, per dar vita ai primi atomi a carica neutra. Quella radiazione, che testimonia i primi vagiti dell'Universo, viene detta "Radiazione cosmica di fondo a microonde". Sono dette microonde le onde elettromagnetiche con lunghezza d'onda compresa fra 0.01 e 10 centimetri. 

Dall'oscurità alle stelle

Le prime stelle si formarono quando l'Universo aveva 100 milioni di anni. Il tempo trascorso da quando ne aveva 400.000, viene detto "Età oscura".  L'età nella quale dal brodo primordiale venne a formarsi ogni forma di materia oggi conosciuta. Viene chiamata Età oscura perché si cerca ancora di capire cosa avvenne esattamente in quel periodo, da fare evolvere le galassie e il mondo così come sono. Si sa che fu l'addensamento dei gas idrogeno ed elio, provocato dall'attrazione della forza gravitazionale, a dare corpo alla materia, ma altri fattori devono aver partecipato all'evoluzione cosmica, nella meravigliosa fucina dell'Età oscura. La cosmologia inflazionaria cerca di spiegare la formazione di stelle e galassie come un ingrandimento delle imperfezioni materiali dovute alla meccanica quantistica. Semplifichiamo: Il concetto d'inflazione cosmica va inteso in analogia a quello dell'inflazione monetaria. Più moneta si mette in circolazione, più cresce l'inflazione. Quando l'Italia del dopoguerra fu invasa dalla moneta di occupazione, le AM lire, si creò una vertiginosa inflazione. La casa che un anno prima mio padre avrebbe potuto comprare con 700.000 lire, non era mutata come valore materiale, era mutata la quantità di moneta occorrente per l'acquisto. Similmente, con l'inflazione cosmica non cresce il valore complessivo dell'energia-massa universale, aumenta la quantità di spazio per contenerla. E=mc² è la formula magica che regola il mercato cosmico. All'interno di questo mercato s'inserisce il principio d'indeterminazione quantistica, che a livello microscopico lo rende turbolento e imprevedibile. I frequenti mutamenti delle fluttuazioni dei campi provocarono imperfezioni materiali, per la diversa quantità di energia distribuita da un luogo all'altro. Tali imperfezioni microscopiche vennero diffuse dall'espansione inflazionaria per tutto l'Universo. La forza gravitazionale  attrasse materia ad altra materia e le piccole masse crebbero fino a creare le premesse per la formazione di stelle e galassie.

Un firmamento di centrali nucleari

Il Sole è una centrale nucleare che brucia 4,3 tonnellate di combustibile al secondo. Il suo combustibile è il gas idrogeno, che a causa della forza gravitazionale si contrae fino al punto che i suoi atomi si scontrano con sempre maggiore frequenza a velocità sempre più alta. Sappiamo che al moto delle particelle si accompagna una proporzionale quantità di calore. In questo caso il moto e la temperatura sono talmente alti che gli atomi si scontrano con una forza d'urto tale da fondersi fra di loro, trasformandosi in atomi di elio. L'esplosione che ne consegue irraggia luce e calore con l'intensità di una bomba all'idrogeno.

E' così che le stelle funzionanno. E rimangono stabili fino a quando la pressione creata dal calore delle esplosioni nucleari al loro interno riesce a controbilanciare l'attrazione gravitazionale esercitata dalla loro massa. E' un braccio di ferro fra due Titani. Quanto maggiore è la massa di una stella, tanto più grandi sono il Titano-gravità e il Titano-pressione e maggiore è la temperatura occorrente al loro equilibrio. Di conseguenza, le stelle più grandi bruciano più combustibile e più in fretta. Quando si esaurisce la riserva d'idrogeno la stella comincia a raffreddarsi e a contrarsi, perché al diminuire della temperatura diminuisce anche la pressione e il Titano-gravità vince il braccio di ferro. Sappiamo che la luce, come lo spazio e il tempo,  subisce un'incurvatura nel campo gravitazionale dal quale viene catturata. La gravità, non più ostacolata dalla pressione dovuta al calore, la fa da padrona  in una stella che si raffredda. Contrae tutta la materia della stella, risucchiandone persino la luce e la stella va a morire. Si calcola che il sole ha abbastanza carburante per andare avanti per altri 5 miliardi di anni, che aggiunti ai suoi cinque miliardi di età, gli danno una vita di dieci miliardi di anni, mentre le stelle più massicce, hanno sì, più combustibile, ma devono bruciarlo talmente in fretta, per contrastare la maggiore forza del loro campo gravitazionale, da non vivere più di qualche centinaio di milioni di anni.

Questione di peso

Il peso di una stella ne determina il destino anche post mortem. C'è infatti modo e modo di morire, anche per le stelle. Al di sotto del peso di una volta e mezzo la massa solare (un limite calcolato dall'astronomo indiano Chandrasekhar), possono finire come "Nane bianche" o come "Stelle di neutroni". Al di sopra di tale peso finiscono in un "Buco nero".  

Quando una stella non ha più abbastanza idrogeno da trasformare in elio, comincia a contrarsi. Le particelle di materia vengono a trovarsi talmente vicine che cominciano a respingersi l'una con l'altra, come previsto dal principio di esclusione di Pauli, secondo il quale in un atomo non possono alloggiare due elettroni con lo stesso stato quantico. La stella tende a espandersi a causa di questa repulsione, ma viene trattenuta dal proprio campo gravitazionale. Se la sua massa è inferiore al limite di Chandrasekhar, la repulsione fra i suoi elettroni riuscirà infine ad arrestare il collasso gravitazionale e la stella   diventerà una nana bianca, con il raggio di qualche migliaio di chilometri,  la densità di centinaia di tonnellate per centimetro cubo e una flebile luce bianca. Questo potrebbe essere il destino del nostro sole. Ma c'è anche la possibilità che diventi una stella di neutroni (detta anche pulsar), se a contrastare il collasso gravitazionale sarà la repulsione fra protoni e neutroni anziché fra elettroni. In questo caso avrà un raggio di pochi chilometri, una densità di centinaia di milioni di tonnellate per centimetro cubo e quasi niente luce. Al di sopra del limite di Chandrasekhar invece la stella non ce la farebbe a resistere alla propria gravità e collasserebbe, trascinando nella sua implosione, luce, materia e spazio-tempo. Si trasformerebbe in un "buco nero".

Finora sono state osservate diverse nane bianche e anche qualche pulsar, ma è più complicato individuare un buco nero.

fig. 5

l collasso gravitazionale produce una singolarità di densità e di curvatura dello spazio-tempo tendenti all'infinito. Ogni cosa attorno al buco nero viene attratta come in una voragine senza fondo. Una volta oltrepassato l'Orizzonte degli Eventi, la regione di confine all'imboccatura del buco nero oltre la quale non si può più evadere, tutto si annulla, materia, luce, spazio-tempo e tutto resta celato a ogni osservatore. L'orizzonte degli eventi può essere considerato come l'ingresso dell'inferno dantesco, dove sta scritto "Lasciate ogni speranza voi ch'entrate". Più prosaicamente si può dire "Chi è fuori è fuori, chi è dentro è dentro". Nessun segnale può essere ricevuto all'esterno del buco nero. La presenza nello spazio di un buco nero può essere localizzata soltanto deduttivamente. La massa di una stella che collassa non va tuttavia a sparire in quattro e quattrotto nel buco nero. Mentre diminuisce di volume, aumenta in densità e non perde il suo potere attrattivo. Se prima di collassare la stella era circondata da corpi che le orbitavano attorno, come i pianeti nel sistema solare, quei corpi continueranno ad orbitare fuori dal suo orizzonte degli eventi. Quando nello spazio viene individuata della materia che orbita attorno a un centro che non si vede, si può dedurre che lì ci sia un buco nero. Sistemi di questo genere sono stati osservati anche al centro delle galassie. La via Lattea ne ha uno simile al centro della sua spirale.

Osservazioni più avanzate si possono ottenere con i telescopi Cerenckov. Questi telescopi hanno la funzione di registrare i raggi gamma provenienti dallo spazio, impresa che fino a qualche anno fa si riteneva impossibile. Bisogna sapere che alcune coppie di particelle virtuali dello spazio vuoto (che proprio vuoto non è), come quella elettrone-positrone, destinate a scontrarsi e  annichilarsi, trovandosi  in prossimità di un buco nero possono disaccoppiarsi per effetto della vertiginosa forza di attrazione che risucchierebbe una delle due particelle all'interno dell'orizzonte degli eventi, mentre l'altra fuggirebbe via all'esterno. All'atto del disaccoppiamento si produrrebbe un impulso di raggi gamma. Tale radiazione, che circonda il buco nero, oggi può essere intercettata dai telescopi Cerenkov,  il più grande dei quali, il Magic, si trova nell'isola di La Palma, alle Canarie.

Al di là del buco

Ma dove va a finire tutta la materia inghiottita dal buco nero? Se è vero che nulla si crea e nulla si distrugge, dobbiamo rifarci alla formula di Einstein, secondo la quale, massa ed energia possono convertirsi l'una nell'altra. Infatti Stephen Hawking ipotizza una lenta agonia del buco nero, mentre la sua massa si converte in energia. La temperatura irraggiata da questo processo di trasformazione sarebbe estremamente bassa, misurabile in milionesimi di grado al di sopra dello zero assoluto. Lo zero assoluto corrisponde a -273,15 gradi Celsius.  Se noi non siamo in grado di intercettare questa radiazione dei buchi neri è perché, come dice Hawking, si confonde nella Radiazione cosmica di fondo, la cui temperatura è di 2,7 gradi sopra allo zero assoluto. Quindi il processo di evaporazione di un buco nero può durare parecchi miliardi di anni, poi un'esplosione finale annuncerà la sua completa estinzione. E a questo punto ritorna la domanda: <<Dove va a finire la materia del buco nero convertita in energia?>>.  Fra le ipotesi più affascinanti c'è quella secondo la quale potrebbe apparire in una dimensione a noi sconosciuta, o, come ipotizza Freeman Dyson, potrebbe dar luogo alla gemmazione di un miniuniverso parallelo al nostro. Restano comunque aperte tutte le ipotesi e sappiamo quanto spesso si sia dimostrato valicabile il confine tra fantascienza e scienza.

Augusto Guidoni    Continua..

Vedi► Bibliografia

Torna a capo