Nei prossimi 50 anni il nostro posto nell’universo cambierà drasticamente – Ecco come


Il collisore di 27 km dell’LHC non è niente in confronto a quello che sta arrivando. Credito: Anna Pantelia/CERN

Il problema è che rispetto alla precisione fisici sono abituati a, l’LHC è come giocare a ping pong con una racchetta da tennis. Poiché i protoni sono costituiti da particelle più piccole, quando si scontrano le loro interiora vengono spruzzate dappertutto, rendendo molto più difficile individuare nuove particelle tra i detriti. Questo rende difficile misurare con precisione le loro proprietà per ulteriori indizi sul perché così tanta antimateria è scomparsa.

Tre nuovi collider cambieranno il gioco nei prossimi decenni. Tra questi spicca il Future Circular Collider (FCC), un tunnel di 100 km che circonda Ginevra, che utilizzerà l’LHC di 27 km come scivolo. Invece dei protoni, i collider distruggeranno gli elettroni e le loro antiparticelle, positroni, a velocità molto più elevate di quelle che l’LHC potrebbe raggiungere.

A differenza dei protoni, elettroni e positroni sono indivisibili , quindi sapremo esattamente cosa stiamo scontrando. Saremo anche in grado di variare l’energia in cui i due si scontrano, per produrre particelle specifiche di antimateria, e misurare le loro proprietà – in particolare il modo in cui decadono – molto più accuratamente.

Queste indagini potrebbero rivelare una fisica completamente nuova. Una possibilità è che la scomparsa dell’antimateria possa essere correlata all’esistenza della materia oscura – le particelle finora non rilevabili che costituiscono un enorme 85% di massa nell’universo. L’assenza di antimateria e prevalenza della materia oscura probabilmente si deve alle condizioni presenti durante il Big Bang, quindi questi esperimenti sondano direttamente sulle origini della nostra esistenza.

È impossibile prevedere come le scoperte ancora nascoste dagli esperimenti sui collisori cambieranno le nostre vite. Ma l’ultima volta che abbiamo guardato il mondo attraverso una lente di ingrandimento più potente, abbiamo scoperto particelle subatomiche e il mondo della meccanica quantistica, che stiamo sfruttando per rivoluzionare l’informatica, la medicina e la produzione di energia.

Non più da solo?

Resta ancora da scoprire sulla scala cosmica, non da ultimo l’annosa domanda se siamo soli nell’universo. Nonostante la recente scoperta di acqua liquida su Marte, non ci sono ancora prove di vita microbica. Anche se trovato, l’ambiente duro del pianeta significa che sarebbe incredibilmente primitivo.

Rappresentazione artistica del telescopio spaziale James Webb. Credito: Northrop Grumman

La ricerca della vita sui pianeti in altri sistemi stellari non ha finora portato frutto. Ma il prossimo James Webb Space Telescope, lanciato nel 2021, rivoluzionerà il modo in cui rileviamo gli esopianeti abitabili.

A differenza dei telescopi precedenti, che misurano il tuffo nella luce di una stella mentre un pianeta orbitante passa davanti ad essa, James Webb userà uno strumento chiamato coronagrafo per bloccare la luce da una stella che entra nel telescopio. Questo funziona più o meno allo stesso modo come utilizzare la mano per impedire alla luce solare di entrare negli occhi. La tecnica permetterà al telescopio di osservare direttamente piccoli pianeti che normalmente sarebbero sopraffatti dal bagliore luminoso della stella che orbitano.

Non solo il telescopio James Webb sarà in grado di rilevare nuovi pianeti, ma sarà anche in grado di determinare se sono in grado di sostenere la vita. Quando la luce di una stella raggiunge l’atmosfera di un pianeta, alcune lunghezze d’onda vengono assorbite, lasciando lacune nello spettro riflesso. Proprio come un codice a barre, queste lacune forniscono una firma per gli atomi e le molecole di cui è fatta l’atmosfera del pianeta.

Il telescopio sarà in grado di leggere questi “codici a barre” per rilevare se l’atmosfera di un pianeta ha le condizioni necessarie per la vita. Tra 50 anni, potremmo avere obiettivi per future missioni spaziali interstellari per determinare cosa, o chi, potrebbe viverci.

Più vicino a casa, la luna di Giove, Europa, è stata identificata come da qualche parte nel nostro sistema solare che potrebbe ospitare la vita. Nonostante la sua temperatura fredda, le forze gravitazionali del pianeta ultramassiccia attorno possono far sciacquare l’acqua sotto la superficie abbastanza da impedirne il congelamento, rendendolo una possibile casa per la vita microbica o addirittura acquatica.

Una nuova missione chiamata Europa Clipper, che sarà lanciata nel 2025, confermerà se esiste un oceano sotto la superficie e identificherà un sito di atterraggio adatto per una missione successiva. Osserverà anche getti di acqua liquida sparati dalla superficie ghiacciata del pianeta per vedere se sono presenti molecole organiche.

Che si tratti dei più piccoli elementi costitutivi della nostra esistenza o della vastità dello spazio, l’universo contiene ancora una serie di misteri sul suo funzionamento e sul nostro posto al suo interno. Non rinuncerà facilmente ai suoi segreti, ma le probabilità sono che l’universo sarà fondamentalmente diverso tra 50 anni.

Scritto da Robin Smith, docente di fisica alla Sheffield Hallam University.

Originariamente pubblicato su The Conversation.