Anil Ananthaswamy: Cosa serve per fare dell'astrofisica estrema

Oggi vorrei parlare di quella che ritengo essere una delle più grandi avventure in cui il genere umano si sia mai imbarcato ovvero, cercare di comprendere l'universo e il nostro posto al suo interno. Il mio personale interesse e la mia passione per questo argomento sono iniziati per caso. Avevo comprato una copia di un libro, "L'universo e Einstein" - un'edizione tascabile presso una libreria di seconda mano di Seattle. Alcuni anni dopo, a Bangalore, una notte in cui non riuscivo ad addormentarmi presi questo libro pensando che così mi sarei addormentato in 10 minuti. E fu così che lo lessi da mezzanotte alle cinque del mattino, tutto d'un fiato. Mi aveva lasciato una forte sensazione di soggezione mista a euforia nei confronti dell'universo e verso la nostra capacità di comprendere ciò che facciamo. E quella sensazione non mi ha ancora abbandonato.

Questo sentimento è stato lo stimolo che mi ha permesso di cambiare carriera, da ingegnere informatico a divulgatore scientifico - di partecipare alla gioia della scienza e alla gioia del comunicarlo agli altri. Essa mi ha anche portato ad intraprendere una sorta di pellegrinaggio, che mi ha letteralmente condotto ai confini della terra per vedere telescopi, rivelatori, strumenti che si stanno costruendo o già costruiti, al fine di sondare il cosmo in un dettaglio sempre maggiore. Mi ha portato in luoghi come il Cile - nel deserto di Atacama - in Siberia, in miniere sotterranee, nelle Alpi giapponesi, in America del Nord, in Antartide e perfino al Polo Sud.

E oggi vorrei condividere con voi alcune immagini, alcune storie di questi viaggi. Praticamente ho trascorso gli ultimi anni documentando gli sforzi di uomini e donne estremamente coraggiosi che stanno mettendo, a volte letteralmente, la loro vita in gioco lavorando in luoghi molto lontani e ostili in modo da raccogliere anche il minimo segnale proveniente dal cosmo per farci capire l'universo.

Vorrei adesso iniziare con un grafico. E vi prometto che questo sarà l'unico grafico durante l'intera presentazione. Ma ci mostra lo stato della nostra conoscenza dell'universo. Tutte le teorie della fisica che conosciamo oggi spiegano bene quella che viene chiamata "materia normale" - la sostanza di cui tutti siamo fatti - e questo rappresenta il 4% dell'universo. Astronomi, cosmologi e fisici pensano che ci sia qualcosa nell'universo che si chiama "materia oscura", che costituisce il 23% dell'universo, e qualcosa chiamato "energia oscura", che permea il tessuto dello spazio-tempo e che costituisce un altro 73%. Quindi, se si guarda questo grafico, il 96% dell'universo, a questo punto della nostra esplorazione, è sconosciuto o non ben compreso. E la maggior parte degli esperimenti e dei telescopi che sono andato a vedere stanno in qualche modo affrontando la questione di questi due misteri gemelli, la materia oscura e l'energia oscura.

Inizierò portandovi in una miniera sotterranea nel Minnesota del nord dove alcune persone sono alla ricerca di questo qualcosa chiamato materia oscura. Il punto è che questi sono alla ricerca di un segno di una particella di materia oscura che colpisca uno dei loro rivelatori. E il motivo per cui devono scendere sottoterra è che se si facesse questo esperimento sulla superficie della Terra lo stesso esperimento verrebbe sommerso da segnali che potrebbero essere causati da raggi cosmici, radioattività ambientale, e anche dai nostri stessi corpi. Ci si può no credere ma anche i nostri corpi sono abbastanza radioattivi da disturbare l'esperimento. Per questo si spingono in profondità, dentro le miniere, per trovare una sorta di silenzio ambientale che consenta loro di ascoltare il minimo rumore di una particella di materia oscura che colpisce il rivelatore.

Io ho assistito a uno di questi esperimenti, e questo è - si può a malapena vedere, il motivo per cui è del tutto buio lì dentro. Questa è una caverna che è stata abbandonata dai minatori nel 1960. I fisici sono arrivati e hanno cominciato ad usarla negli anni '80. I minatori dei primi anni del secolo scorso vi hanno lavorato, letteralmente, a lume di candela. E oggi vedete questo all'interno della miniera, quasi un chilometro sottoterra. Questo è uno dei più grandi laboratori sotterranei del mondo. E lì, tra le altre cose, stanno cercando la materia oscura.

C'è un altro sistema per cercare la materia oscura, ovvero indirettamente. Se la materia oscura esistesse nel nostro universo, nella nostra galassia, allora queste particelle dovrebbero scontrarsi tra loro e produrre delle altre particelle che già conosciamo - una di queste sono i neutrini. Ed è possibile rilevare i neutrini dalla scia che lasciano quando colpiscono delle molecole d'acqua. Quando un neutrino colpisce una molecola d'acqua emette una specie di luce blu, un lampo di luce blu, e con la ricerca di questa luce blu è possibile capire qualcosa sui neutrini e quindi, indirettamente, qualcosa sulla materia oscura che potrebbe avere creato questo neutrino. Ma si ha bisogno di un'enorme quantità di acqua per fare ciò. Si ha bisogno di qualcosa come decine di megatoni di acqua - quasi un gigatone di acqua - per avere la possibilità di catturare questo neutrino. E in quale parte del mondo si può trovare tanta acqua? Beh, i russi ne hanno una cisterna a casa loro.

Si tratta del lago Baikal. È il più grande lago del mondo. È lungo circa 800 km. Largo da 40 a 50 km per la maggior parte, e profondo 1-2 chilometri. E ciò che i russi stanno facendo è costruire dei rivelatori e immergerli circa un chilometro sotto la superficie del lago in modo che possano cercare questi lampi di luce blu. E questa è la scena che mi ha accolto quando sono atterrato lì. Questo è il lago Baikal nel pieno dell'inverno siberiano. Il lago è completamente ghiacciato. E la linea di puntini neri che si vede sullo sfondo, è l'accampamento sul ghiaccio dove lavorano i fisici. Il motivo per cui devono lavorare in inverno è perché non hanno i fondi per lavorare in estate e in primavera. Se lo facessero, questo comporterebbe l'uso di navi e sommergibili per svolgere il lavoro. Così aspettano l'inverno - quando il lago è completamente ghiacciato - e sfruttano questo strato di ghiaccio di un metro come piattaforma su cui allestire il loro campo e lavorare.

E questi sono i russi al lavoro sul ghiaccio al culmine dell'inverno siberiano. Devono praticare dei fori nel ghiaccio, immergersi nell'acqua gelata procurarsi la strumentazione, metterla in funzione, fare tutte le riparazioni e la manutenzione necessarie, smontare tutto e andar via prima che il ghiaccio si sciolga. Questo perchè il periodo in cui il lago è ghiacciato dura solo due mesi ed è pieno di crepe. E dovete immaginare che questo lago grande come un mare si muove sotto di loro. Non riesco ancora a capire questo russo che lavora a petto nudo, ma questo ci fa capire quanto duro sia il suo lavoro. E queste persone, una manciata di persone, hanno lavorato per 20 anni, alla ricerca di particelle che potrebbero anche non esistere. E hanno dedicato la loro vita a fare ciò. Tanto per darvi un'idea, hanno speso 20 milioni in 20 anni. Si tratta di condizioni molto dure. Lavorano con un budget ridottissimo. I servizi igienici laggiù sono letteralmente dei buchi nel terreno coperti da una baracca di legno. E tutto ciò lo rifanno ogni anno.

Passiamo dalla Siberia al deserto di Atacama in Cile, per vedere qualcosa chiamato letteralmente il Telescopio Molto Grande. Il Telescopio Molto Grande, questa è una di quelle cose che gli astronomi fanno, chiamano sempre i loro telescopi con nomi poco fantasiosi. Posso dirvi per certo che il prossimo in programma si chiamerà il Telescopio Estremamente Grande. (Risate) E voi non ci crederete ma quello successivo sarà chiamato il Telescopio Straordinariamente Grande. Ma nonostante il nome si tratta di uno straordinario esempio di ingegneria. Sono quattro telescopi da 8,2 metri ciascuno. E questi telescopi, tra le altre cose, sono usati per studiare come l'espansione dell'universo stia cambiando nel tempo. E più si comprende questo punto più si capisce che cosa è questa energia oscura che compone l'universo.

E uno spettacolare pezzo di ingegneria con cui voglio concludere, per quanto riguarda questo telescopio, è lo specchio. Ogni specchio, ce ne sono quattro, è costituito da un unico pezzo di vetro, un pezzo monolitico di ceramica high-tech, che è stato livellato e lucidato con una tale accuratezza che l'unico modo per capire di cosa si tratta è immaginare una città come Parigi, con tutti i suoi palazzi e la Torre Eiffel. Se si radesse al suolo Parigi con quella accuratezza rimarrebbero solamente dei dossi di pochi millimetri d'altezza. Questo è il tipo di lucidatura a cui questi specchi sono stati sottoposti. Una straordinaria gamma di telescopi. Ecco un'altra vista della stessa postazione. Il motivo per cui è necessario costruire questi telescopi in luoghi come il deserto di Atacama è l'alta quota in cui si trova il deserto. L'aria secca è ottimale per i telescopi, e inoltre le nubi si trovano al di sotto della cima così i telescopi hanno circa 300 giorni di cielo sereno all'anno.

Per finire voglio portarvi in Antartide. Voglio soffermarmi perticolarmente su questa parte del mondo. Questa è l'ultima frontiera della cosmologia. Alcuni degli esperimenti più sorprendenti, alcuni degli esperimenti più estremi, sono stati fatti in Antartide. Ero lì per assistere al volo di un qualcosa chiamato "pallone a lunga durata", che fondamentalmente porta telescopi e altri strumenti su fino agli strati più alti dell'atmosfera, alla stratosfera superiore, a 40 km da terra. Ed là è dove fanno i loro esperimenti, e poi il pallone, il carico utile, viene riportato a terra. Questi siamo noi, atterrando nella barriera di Ross in Antartide. Quello è l'aereo da trasporto americano C-17 che ci ha portato dalla Nuova Zelanda fino a McMurdo in Antartide. E qui ci accingiamo a salire a bordo del nostro bus. Non so se è possibile leggere la scritta ma dice, "Ivan il Terribus". È con questo che siamo arrivati McMurdo.

E questa è la scena che ci ha accolto a McMurdo. Si fatica a capire il senso di questo rifugio qui. Questo rifugio è stato costruito da Robert Falcon Scott e dai suoi uomini quando arrivarono per la prima volta in Antartide durante la loro prima spedizione al Polo Sud. A causa del freddo che fa tutto all'interno del rifugio è ancora come lo hanno lasciato, con i resti dell'ultimo pasto che hanno cucinato ancora lì. È un posto straordinario. E questa è McMurdo. Circa un migliaio di persone lavorano qui in estate, e circa 200 in inverno quando si è completamente al buio per sei mesi.

Sono andato lì per assistere al lancio di questo particolare tipo di strumento. Si tratta di un esperimento sui raggi cosmici svolto nella stratosfera superiore ad un'altitudine di 40 km. Voglio però che sappiate che questo affare pesa due tonnellate. Quindi si usa un pallone per portare qualcosa pesante due tonnellate fino ad un'altitudine di 40 km. E gli ingegneri, i tecnici, i fisici hanno dovuto montare tutto sul ghiaccio, sulla barriera di Ross, perché l'Antartide - non spiegherò adesso il perché - è uno dei luoghi più favorevoli per effettuare questi lanci, fatta eccezione per il clima ovviamente. Il clima appunto, come potete immaginare, qui siamo in estate e ci si trova su quasi 70 m di ghiaccio. E c'è un vulcano lì dietro, con dei ghiacciai sulla sommità. E ciò che devono fare è assemblare l'intero pallone - la struttura, il paracadute e tutto il resto- sul ghiaccio e poi riempirlo con dell'elio. E questo processo richiede circa due ore.

E il tempo può rapidamente cambiare nel bel mezzo di questa operazione. Qui ad esempio stanno stendendo il pallone, che verrà poi riempito con l'elio. Quei due camion che vedete là in fondo trasportano 12 serbatoi di elio compresso ciascuno. Ora, nel caso in cui il tempo cambi prima del lancio, devono per forza rimpacchettare il tutto e riportarlo alla postazione di McMurdo. E questo particolare tipo di pallone, dato che deve trasportare due tonnellate di peso, è estremamente grande. La sola struttura pesa due tonnellate. Per ridurre al minimo il peso, è molto sottile, quanto un foglio di carta. E nel caso in cui debbano rimpacchettarlo lo devono mettere in delle casse e praticamente saltarci sopra in modo che ci stia di nuovo - salvo che, a differenza di quanto fatto in precedenza negli esperimenti in Texas, qui non possono farlo con il tipo di scarpe che stanno portando, quindi devono togliersi le scarpe entrare a piedi nudi nelle casse, in quel freddo e pressare il tutto. Questo dimostra la dedizione di queste persone.

Qui c'è il pallone mentre viene riempito di elio, potete vedere che si tratta di uno spettacolo meraviglioso. Questa è una scena che vi mostra il pallone e il suo carico, da un'estremità all'altra. E così, il pallone viene riempito con elio sul lato sinistro, e la tela di fatto compone tutta la parte centrale dove alloggiano degli strumenti elettronici e gli esplosivi collegati a un paracadute, e poi il paracadute è connesso al carico. E ricordate che tutto questo impianto è stato fatto da persone in condizioni di freddo estremo, a temperature sotto lo zero. Lì stanno indossando circa 15 kg di vestiti e attrezzature ma devono togliersi i guanti per poter lavorare. Vorrei adesso condividere con voi un lancio.

(Video) Radio: Okay, sganciare il pallone, sganciare il pallone, sganciare il pallone.

Anil Ananthaswamy: Voglio infine lasciarvi con due immagini. Questo è un osservatorio in Himalaya, a Ladakh, in India. E la cosa che voglio voi guardiate è il telescopio sul lato destro. E in fondo sulla sinistra c'è un monastero buddista vecchio di 400 anni. Questo è un primo piano del monastero. Sono stato colpito dalla giustapposizione di queste due straordinarie discipline dell'umanità. Una sta esplorando il cosmo che c'è là fuori, e l'altra sta esplorando il nostro essere interiore. Ed entrambi necessitano di un particolare silenzio.

E ciò che mi ha colpito è che in qualsiasi luogo sia andato per vedere questi telescopi, gli astronomi e i cosmologi sono alla ricerca di un certo tipo di silenzio, che sia dall'inquinamento da radiazioni, da quello luminoso o da qualsiasi altra cosa. Ed è evidente che se noi distruggiamo questi luoghi di silenzio sulla Terra, rimarremo bloccati sul pianeta senza la capacità di guardare all'esterno, perché non saremo in grado di capire i segnali che provengono dallo spazio.

Grazie.

(Applausi)