La Stampa 18.4.04
DOMANI PARTE LA MISSIONE DI «GRAVITY PROBE B»
Einstein all’esame
di una sonda spaziale
Un nuovo test americano per verificare la teoria della relatività
Sul satellite quattro «giroscopi» ruoteranno a diecimila giri al minuto
L’obiettivo: osservare da vicino la deformazione dello spazio-tempo
di Piero Bianucci
Per Einstein potrebbe essere l’ultimo esame. Il più difficile, non solo per lui e la sua teoria della relatività ma anche per gli scienziati che hanno preparato il test. Si tratta di misurare la variazione di un angolo di un centomillesimo di grado in un anno: lo spessore di un capello visto dalla distanza di mezzo chilometro. Il satellite progettato per l’esperimento si chiama «Gravity Probe B» e partirà domani dalla base militare di Vandenberg, in California.
L’idea risale al 1959, quando alcuni fisici dell’Università di Stanford immaginarono un sistema per osservare un effetto particolarmente esotico previsto dalla relatività generale, la teoria di Einstein secondo la quale le masse deformano intorno a sè lo spazio e il tempo. Finalmente, 45 anni e 700 milioni di dollari dopo, quell’idea diventa realtà. Se tutto andrà bene, la deformazione dello spazio-tempo in vicinanza di una massa in rotazione per la prima volta verrà osservata in modo diretto.
Il satellite «Gravity Probe» contiene quattro giroscopi mantenuti alla temperatura dell’elio liquido, cioè quasi allo zero assoluto (-273 °C). Ma sono giroscopi insoliti, costituiti da sfere di quarzo grandi come palle da golf che ruotano su se stesse nel vuoto pneumatico compiendo diecimila giri al minuto. L’asse di rotazione, nell’arco di un anno, dovrebbe deviare appunto di un centomillesimo di grado per l’«effetto Lense-Thirring», chiamato anche «frame-dragging», o effetto di trascinamento dovuto alla forza gravitomagnetica. Le quattro palline di quarzo dei giroscopi sono gli oggetti più perfetti che mai siano stati costruiti: si allontanano dalla forma sferica per non più di 40 strati di atomi, ingrandite fino ad assumere le dimensioni della Terra, mostrerebbero delle irregolarità inferiori a due metri.
Il maggior esperto italiano del fenomeno indagato dal satellite «Gravity Probe» è Ignazio Ciufolini, Università di Lecce, collaboratore di John Wheeler, che a sua volta fu collaboratore di Einstein. «Frame-dragging - spiega Ciufolini - letteralmente significa “trascinamen-to dei sistemi di riferimento”. In breve, è l'effetto sull'orientamento dei giroscopi dovuto al campo gravitomagnetico generato dalle correnti di massa: in questo caso la corrente di massa è la rotazione della Terra. E' importante notare che i giroscopi definiscono gli assi dei “sistemi di riferimento inerziali locali”: in parole semplici, sono gli assi del famoso ascensore in caduta libera immaginato di Einstein, dentro il quale, appunto durante la caduta libera, non si osserva la forza di gravità».
E' corretto dire che si ha questo effetto sullo spaziotempo ogni volta che una massa ruota su se stessa? «Sì, certamente, ma più in generale ogni corrente di massa genera questo effetto. Proprio come una corrente elettrica che passa, per esempio, in un filo metallico, genera il campo magnetico.»
Ignazio Ciufolini ha già osservato alcuni anni fa l'effetto previsto da Einstein tramite i satelliti «Lageos»: il nuovo esperimento è ugualmente utile? «La nostra misura aveva un errore di circa il 20 per cento, il «Gravity Probe B» dovrebbe avere un errore di circa 1 per cento. Quindi questo miglioramento nell'accuratezza di un fattore circa 20 sarebbe indubbiamente utile.»
Quali conseguenze ci sarebbero per la relatività generale se il satellite «Gravity Probe» non rilevasse l'effetto? «Sarebbe un autentico terremoto per la fisica teorica. La relatività generale, nonostante le innumerevoli prove sperimentali già superate, dalla precessione del perielio di Mercurio alla deflessione della luce, non risulterebbe corretta in questa predizione teorica. Sarebbe un terremoto scientifico paragonabile al famoso esperimento di Michelson e Morley del 1886 che avrebbe dovuto misurare il moto della Terra rispetto all’ipotetico etere. L’esito negativo di quell’esperimento scosse le basi della fisica tra la fine del XIX secolo e l'inizio del XX e gettò le basi sperimentali della relatività ristretta di Einstein del 1905.»
