La Radiazione cosmica di fondo, ovvero il confine dell’universo

La Radiazione cosmica di fondo (CMBR – Cosmic Microwave Background Radiation) è una radiazione isotropa – concetto tosto in fisica – che, nel caso specifico, permea tutto l’Universo. E’ una serie di microonde generata, in apparenza, dal nulla. Non da stelle, non da supenove, né da altri oggetti specifici.

Eppure la sua scoperta è stata fondamentale per la comprensione della struttura dell’Universo.

È rilevabile con un radiotelescopio ed altro non è che l’eco di quella che generalmente immaginiamo come un’esplosione. Anche se non lo è affatto.

È l’eco del Big Bang

Benché teorizzata nella seconda metà degli anni 40 da un russo, un israeliano ed uno statunitense che lavoravano insieme nell’immediato secondo dopoguerra (!!!) non se ne seppe granché fino agli anni 60. Quando due fisici statunitensi che lavoravano in New Jersey ci inciamparono sopra.

Si chiamano Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson

Stavano puntando un’antenna per le telecomunicazioni di proprietà della compagnia telefonica Bell verso il cielo ma erano disturbati da un fastidioso rumore di fondo che sporcava le comunicazioni. Il rumore era continuo, impossibile da localizzare, presente di giorno e di notte, in ogni stagione e in ogni punto del cielo dove essi puntassero l’antenna.

Dopo averci perso molto tempo ed averle provate tutte pensarono fosse un problema tecnico dell’antenna. Perciò controllarono il sistema elettrico, smontarono e rimontarono gli apparati dopo averli puliti, coprirono i rivetti con il nastro adesivo. Ma niente.

Allora, presi da mille scrupoli e frustrazioni, agitarono i cavi e pulirono l’antenna (con scope, spazzole ed olio di gomito) da quello che definirono “materiale bianco dielettrico”. E cioè cacca di uccello. Ma ancora niente.

Si erano imbattuti nella radiazione cosmica di fondo. Solo che non lo sapevano. Era un peccato non avessero letto gli articoli del trio che negli anni 40 aveva teorizzato questo rumore di fondo. Non sapevano che questo rumore è ineliminabile.

Robert Dicke

A una cinquantina di km da loro lavorava il fisico Robert Dicke che cercava la radiazione da anni e non la trovava. Il destino è strano a volte. Infatti Penzias e Wilson, esasperati da questo insopportabile rumore di fondo, lo chiamarono al telefono e gli spiegarono il problema chiedendo un parere. E servendogli la radiazione su un piatto d’argento.

Dicke si rese conto subito che ciò che cercava l’avevano trovato loro due.

Disse loro che cos’era quel rumore e gli disse anche di rassegnarsi perché con la loro antenna lo avrebbero sentito sempre.

E si rassegnó pure lui. Qualche tempo dopo l’Astrophysical Journal pubblicò due articoli:

Uno, a firma Penzias e Wilson, che descriveva la scoperta ed un altro, a firma Dicke, che ne spiegava la natura.

Nobel per la fisica

Questi articoli fruttarono a Penzias e Wilson il premio Nobel per la fisica nel 1978 ed a Dicke tanta solidarietà.

Questa scoperta (insieme al cosiddetto “scivolamento verso il rosso” che tratteremo in un altro articolo) è considerata la conferma della teoria del Big Bang.

Penzias e Wilson avevano scoperto il confine dell’Universo. Avevano guardato 13,7 miliardi di anni indietro nel tempo e a 90 miliardi di trilioni di km dalla Terra.

Oggi noi possiamo vedere la radiazione cosmica di fondo ogni volta che vogliamo e con estrema facilità.

Come?

Accendete la televisione e staccate il cavo dell’antenna dal muro.

La cosiddetta “sabbia” che vedete per mancanza di segnale contiene, per circa l’uno per cento, questo dannato rumore.

Contiene l’eco del Big Bang.

Perciò quando la vostra tv non prende non lamentatevi.

State assistendo alla nascita dell’Universo.

Nelle immagini, il tracciato della radiazione così come visto da vari strumenti; quella in alto è l’antenna telefonica di Penzias e Wilson. Penzias e Wilson con la loro antenna. Fotoritratto di Robert Dicke