Il tuono prima del lampo: la nuova scoperta con le onde gravitazionali

Dalla prima volta che abbiamo misurato le onde gravitazionali, molti le paragonano a “sentire” l’universo. In effetti, è un nuovo modo di percepirlo, che non ha bisogno della luce. Ma di sicuro sono un “suono” molto strano.

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2 domande difficili sulle onde gravitazionali (con cagnolini!)

Sembra ieri, ma è già passato un anno da quando gli scienziati di LIGO hanno annunciato di aver trovato le sfuggenti onde gravitazionali, che stirano e comprimono lo spazio (anche se di poco) al loro passaggio.

Ma cosa vuol dire “stirano e comprimono lo spazio”? e come si misura una roba del genere? Per rispondere a queste importantissime, difficilissime domande, mi serve un po’ di pucciosità.Continua a leggere

Come fa la luce ad arrivare subito alla velocità della luce?

Qualche tempo fa mi sono imbattuto in questa bella domanda su Quora: quando la luce viene emessa, come fa a raggiungere la sua fenomenale velocità? Accelera da 0 a 300mila chilometri al secondo? E quanto ci mette?

Siamo abituati a pensare che la luce sia uno sciame di fotoni, delle specie di microscopiche palline luminose. Se accendiamo una lampadina, succede qualcosa al suo interno che le fa sparare fuori miriadi di questi corpuscoli. Logica vuole che, partendo da una lampadina (solitamente) ferma, i fotoni debbano accelerare per arrivare alla velocità della luce.

I fotoni si comportano sia come particelle che come onde. Credit: Timothy Yeo / CQT, National University of Singapore, via phys.org

Però non è così: la luce viaggia sempre alla stessa velocità. Sempre. Il motivo è che, anche se si comporta come se fosse fatta di palline, la luce è anche un’onda (non per niente, spesso parliamo di lunghezze d’onda della luce), è una perturbazione del campo elettromagnetico. Come tale, può nascere già in viaggio ad una certa velocità.

Allo stesso modo, quando qualcosa cade nell’acqua, le increspature che crea sulla superficie nascono già in movimento, tutte alla stessa velocità, che è una caratteristica propria dell’acqua.
Lanciando un sasso in uno stagno di olio, alcool o catrame otterremmo onde di velocità diverse.

La luce è un’increspatura nello “stagno” elettromagnetico. La sua velocità è quella caratteristica dello spazio-tempo, ovvero la velocità della luce. Le onde gravitazionali sono increspature nello spazio-tempo stesso, e si spostano alla stessa velocità.

Il suo valore ci dice qualcosa di molto importante sul nostro universo, sulla sua struttura più intima, qualcosa di molto più profondo della semplice velocità a cui si spostano i fotoni.

Per una volta, la luce non ha niente di speciale, o almeno non più speciale di altre onde.

 

Foto copertina: accelerate, CC-BY Marcus Pink, via Flickr. Some rights reserved.

Limiti di velocità

La luce viaggia a circa 299792458 metri al secondo. Ma perché non di più? o di meno? Sembra sensato pensare che la luce possa avere diverse velocità.

A dirla tutta, la luce ha altre velocità: la famosa insuperabile costante universale è la velocità della luce nel vuoto. Quando attraversa un materiale, la luce viaggia più lenta. Di più, diversi colori di luce (lunghezze d’onda della radiazione elettromagnetica, se vogliamo essere pignoli) viaggiano a velocità diverse quando attraversano un materiale. Questo è il fenomeno alla base di arcobaleni e copertine dei Pink Floyd.

Ma la domanda resta: perché ha proprio quella velocità (nel vuoto)? Eh. La risposta c’è, ma non vi piacerà: non esiste un perché.

Possiamo misurare molto precisamente quanto veloce viaggia la luce, ma non sappiamo perché.

Il valore di questa costante universale (come di molte altre) è un fatto per il quale non c’è spiegazione. Le costanti universali ci fanno anche capire nel profondo come è fatto l’universo. Sono semplici numeri che non poggiano su nulla, ma su cui poggia tutto.

Questo non vuol dire però che le leggi fisiche che si basano sul loro valore siano infondate. Le leggi sono strumenti per predire cosa succede in determinate condizioni. Il valore delle costanti universali è solo una di queste condizioni.

Se la velocità della luce nel vuoto fosse diversa, non cambierebbe la nostra teoria secondo cui è la cosa più veloce dell’universo. A parte le cattive notizie.

Per saperne di più
  • La velocità della luce, in realtà, non c’entra con la luce

 

Foto: CC-BY HA1-000995 di highwaysengland su Flickr, some rights reserved.

Ho preso la domanda, e alcuni spunti per la risposta da una domanda apparsa su Quora.