Questo articolo è inserito nella pagina d'archivio "Einstein ha sempre ragione (o quasi)"

Una strada per valutare gli effetti della meccanica quantistica sulla curvatura dello spaziotempo.

Nel 1797-98 lo scienziato scozzese Henry Cavendish calcolò finalmente (dopo un meticoloso lavoro durato oltre trenta anni), la densità della Terra che, circa un secolo dopo, venne utilizzata per determinare la costante di gravitazione G, fondamentale sia per Newton che per la Relatività Generale. Non era un lavoro banale, dato che assomigliava al gatto che si morde la coda. Per misurare G si sarebbe dovuta conoscere la massa della Terra, ma per conoscere la massa della Terra si sarebbe dovuto conoscere G.

Limitiamoci all'essenza stessa dell'esperimento e non ai suoi risvolti più tecnici, legati alla precisione ultra sofisticata delle misure, veramente eccezionali per quei tempi. In poche parole, è sta usata una bilancia a torsione, simile a un pendolo a torsione, composta da un' asta lunga 1.8 m alle cui estremità erano stati posti due fili che tenevano in sospensione  delle sferette  di piombo perfettamente uguali, di diametro pari a 51 mm e di peso 0.71 Kg. Attraverso un sistema di sospensione indipendente venivano poste due sfere di piombo decisamente più massicce (300 mm e 158 kg) a breve distanza dalle due precedenti (in particolare a 23 cm ). Le due masse piccole erano poste alla stessa distanza dalle sfere più grandi, ma in direzione opposta. Vediamo una visione laterale e una dall'alto dello schema della bilancia nella figura che segue:

Il tutto subiva ovviamente la stessa attrazione da parte della Terra e, quindi, lo spostamento delle sfere piccole verso le grandi avrebbe misurato la mutua gravità tra di loro. La strumento utilizzato ha misurato questo spostamento attraverso la rotazione dell'asta a cui erano appese le sfere  più piccole e quindi la torsione del filo a cui era appesa. Ovviamente, il tutto era più complicato e prevedeva il ribaltamento delle due sfere grandi in modo da innescare un'oscillazione legata alla torsione del filo fino allo smorzamento completo (la descrizione dettagliata dell'esperimento la trovate QUI).

Dopo tanti anni, in Austria, si è riusciti ad andare verso il microcosmo...

Con un apparecchiatura simile, anche se tecnologicamente molto più avanzata, si sono considerate due sfere d'oro di stazza ben più piccola (2 mm e 90 mg). In pratica si è misurato il campo di gravità (o se preferite, la curvatura dello spaziotempo) dovuto a una massa delle dimensioni di una coccinella. Date le dimensioni sono sorti molti problemi dovuti alle forze non gravitazionali, come le vibrazioni sismiche generate dai passanti e dal traffico nei dintorni del laboratorio. Per ridurli al minimo si è compiuto l'esperimento in piena notte e durante le feste di Capodanno. Analogamente sono state eliminate le forze elettrostatiche attraverso un adeguato schermo interposto tra le due sferette.

E' la prima volta che si ottiene una quantificazione della curvatura spaziotemporale su un oggetto di dimensioni così minuscole, Tuttavia, è solo l'inizio. Si pensa già di riprodurre l'esperimento riducendo la massa di migliaia di volte. Lo scopo finale è ben preciso e dovrebbe rispondere alla domanda: "Si riuscirà a ridurre la massa fino al punto da far giocare agli effetti quantistici un ruolo evidenziabile?". Solo il tempo potrà dirlo. Per adesso, comunque, accontentiamoci di aver potuto verificare la curvatura dello spaziotempo prevista da Einstein anche per masse veramente "ridicole".

Detto in parole più semplici: gli effetti sullo spaziotempo causati dalla presenza di una coccinella...

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