Da oltre cent’anni la fisica convive con una specie di sdoppiamento. Funziona benissimo quando deve descrivere l’universo su larga scala: galassie, buchi neri, l’espansione del cosmo. Poi però cambia completamente volto quando si spinge nel mondo minuscolo delle particelle elementari, dove entra in scena la meccanica quantistica. Il problema nasce nel momento in cui tali due visioni, entrambe corrette, provano a parlarsi e non ci riescono davvero. In mezzo a tale dialogo mancato c’è la gravità. È una forza troppo debole per essere osservata come fenomeno quantistico, troppo continua per adattarsi senza attriti alle leggi dei quanti. Da decenni i fisici sospettano che anche la gravità debba avere una sua particella elementare, il gravitone, ma sospettarlo e dimostrarlo sono due cose diverse. Finora, l’idea di rilevarne uno è rimasta confinata ai libri di teoria. Ma le cose potrebbero presto cambiare.
Gravitone: c’è un modo per scovare la particella della gravità?
A tal proposito, è intervenuto un gruppo di ricercatori dello Stevens Institute of Technology e della Yale University, guidati da Igor Pikovski e Jack Harris. La loro scommessa è provare a intercettare l’effetto di un singolo gravitone. Non perché qualcuno si illuda che sia facile, ma perché oggi, per la prima volta, esistono strumenti abbastanza raffinati da rendere il tentativo almeno sensato. Il centro dell’esperimento è un piccolo risonatore, grande pochi centimetri, riempito di elio superfluido e raffreddato fino a uno stato quantistico “quieto”.
In un sistema del genere, anche una perturbazione minuscola smette di essere invisibile. Quando un’onda gravitazionale, magari generata dalla fusione di due buchi neri a miliardi di anni luce di distanza, attraversa la Terra, potrebbe trasferire una quantità infinitesimale di energia al risonatore. Secondo i ricercatori, quell’impulso corrisponderebbe all’interazione con un singolo gravitone. Il segnale non viene osservato direttamente, perché la gravità non concede scorciatoie. Viene invece tradotto in una vibrazione quantizzata, un fonone, che può essere misurato tramite laser di altissima precisione.
Per anni un approccio del genere è stato liquidato come impraticabile, soprattutto per il rischio enorme di confondere il segnale con il rumore di fondo. La vera novità sta nel punto d’incontro tra due campi che fino a poco tempo fa viaggiavano separati: l’astronomia delle onde gravitazionali e l’ingegneria quantistica. Anche se l’esperimento non garantisce il successo, l’idea stessa di poter portare la gravità dentro un laboratorio quantistico è già una piccola rivoluzione. Se un giorno i gravitoni dovessero davvero lasciare una traccia misurabile, due pilastri della fisica smetteranno di ignorarsi.