Echi da un lontano passato: le incertezze

Le onde gravitazionali infllative producono un debole schema di torsione nella polarizzazione della CMB noto come B-mode. In questa immagine le fluttuazioni di densità – che sono comunque preponderanti nella polarizzazione della CMB – sono state annullate. Quello che resta è l’impronta B-mode rilevata da BICEP2. I due diversi colori mostrano la chiralità registrata nella polarizzazione della radiazione cosmica di fondo.

Le onde gravitazionali infllative producono un debole schema di torsione nella polarizzazione della CMB noto come B-mode.
In questa immagine le fluttuazioni di densità – che sono comunque preponderanti nella polarizzazione della CMB – sono state annullate. Quello che resta è l’impronta B-mode rilevata da BICEP2.
I due diversi colori mostrano la chiralità registrata nella polarizzazione della radiazione cosmica di fondo.

Il 17 marzo scorso un gruppo di scienziati che lavorava con lo strumento BICEP2 annunciò al mondo la scoperta di orme nella radiazione cosmica di fondo a microonde (CMBR o CMB) [1].
Quelle impronte (B-mode) per i cosmologi del BICEP2 indicano la polarizzazione nella CMBR che ci si sarebbe dovuti aspettare dalle onde gravitazionali provocate durante il processo inflativo che secondo la teoria del Big Bang si sarebbe verificato pochissimi istanti dopo la nascita dell’Universo.
Come ampiamente descritto nei precedenti articoli [2], se la scoperta del team BICEP2 fosse confermata, questa escluderebbe una mole di teorie alternative che cercano di spiegare la nascita dell’Universo senza ricorrere necessariamente alla singolarità iniziale e all’inflazione 1. Ma non solo, l’ampiezza delle fluttuazioni rilevate potrebbero rivoluzionare anche il Modello Standard della fisica quantistica fornendo prove e stime abbastanza precise su particelle esotiche come gli assioni e i gravitoni.
Gli assioni [3] sono altre ipotetiche particelle elementari postulate per spiegare la violazione della simmetria CP (teoria di Peccei-Quinn) nella Cromodinamica Quantistica (QCD). Se gli assioni avessero una massa dell’ordine dei 10^{-5} eV non avrebbero potuto avere altri processi di decadimento, quindi potrebbero essere una componente importante della materia oscura fredda, rendendo di fatto l’Universo un immenso condensato di Bose-Einstein superfreddo. Prima di BICEP2 non era escluso che gli assioni fossero generati prima o dopo l’inflazione; da questo particolare dipende la massa e il ruolo che queste particelle ipotetiche potrebbero aver nell’evoluzione del Cosmo [4]. Bicep2 avrebbe escluso la rottura di simmetria PQ prima del momento inflativo, fornendo così una stima più precisa della massa (e quindi del loro ruolo) che gli assioni dovrebbero possedere [5] [6].
Un altro aspetto che più ha meravigliato della scoperta è stata la significatività della rivelazione del segnale B-mode [7], a livello di sigma 7, il che indica che solo una probabilità su diversi milioni può aver generato casualmente quelle impronte, un po’ come se una scimmia componesse una frase di senso compiuto con una macchina da scrivere.

big_bangMa altre analisi indipendenti mettono in dubbio la scoperta di BICEP2, il che a sua volta rimetterebbe in discussione tutto quanto si è detto e scritto in questi mesi sulle basi di quei risultati [8] [9].
In questi nuovi studi viene messo in evidenza che anche altri fenomeni naturali, come la radiazione di sincrotrone galattica e la polvere stellare in primo piano, possono generare schemi analoghi.  Un altro grosso limite fisico è proprio dello strumento BICEP2, capace di rilevare una sola frequenza. Questo gli impedisce di scandagliare il cielo ad altre lunghezze d’onda e quindi non può sapere quanto del rumore in primo piano contribuisce al segnale cercato; un po’ come guardare il mondo attraverso un filtro fotografico a banda stretta e credere di indovinare i colori. Per risolvere questo handicap, il team di BICEP2 ha usato altre misurazioni, come i dati  raccolti dai satelliti Wilkinson Microwave Anisotropy Probe e Planck, ognuno operanti su lunghezze d’onda diverse. E forse, ingenuamente, i cosmologi di BICEP2 hanno più peccato, usando i risultati ancora non definitivi del satellite Plank per impostare la loro maschera di ricerca.

Comunque non tutto è perduto. Bicep2 e tutti gli altri lavori correlati indicano in quale direzione guardare per scovare – se ci sono – queste impronte lasciate dalle onde gravitazionali espresse durante il periodo inflativo. .Almeno altri otto esperimenti, tra cui BICEP3, Array Keck e lo stesso Planck le stanno cercando.


Note:

Note:

  1. Mi riservo di parlare di queste diverse teorie alternative in un mio prossimo articolo.
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Riferimenti:

  1. U. Genovese, "Echi da un lontano passato, la storia - Il Poliedrico", Il Poliedrico, 2014. http://ilpoliedrico.com/2014/03/echi-da-un-lontano-passato-la-storia.html
  2. U. Genovese, "Echi da un lontano passato, le novità - Il Poliedrico", Il Poliedrico, 2014. http://ilpoliedrico.com/2014/04/echi-lontano-passato-novita.html

Umberto Genovese

Autodidatta in tutto - o quasi, e curioso di tutto - o quasi. L'astronomia è una delle sue più grandi passioni. Purtroppo una malattia invalidante che lo ha colpito da adulto limita i suoi propositi ma non frena il suo spirito e la sua curiosità. Ha creato il Blog Il Poliedrico nel 2010 e successivamente il Progetto Drake (un polo di aggregazione di informazioni, articoli e link sulla celebre equazione di Frank Drake e proposto al l 4° Congresso IAA (International Academy of Astronautics) “Cercando tracce di vita nell’Universo” (2012, San Marino)) e collabora saltuariamente con varie riviste di astronomia. Definisce sé stesso "Cercatore".

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