Le teorie di Albert Einstein sullo spazio-tempo e sulla gravità hanno finalmente trovato conferma con una precisione estrema nei risultati della missione Nasa Gravity Probe B (GP-B), pubblicati sulla Physical Review Letters: lo spazio-tempo quadridimensionale risente della presenza di materia manifestando due effetti, quello geodetico legato alla curvatura delle spazio sotto l’azione delle masse, come la corda di un funambolo che si flette sotto il suo peso, e quello di trascinamento dovuto alle increspature dello spazio-tempo prodotte dalla rotazione terrestre. Francis Everitt, fisico dell’università di Stanford e a capo della ricerca, ha spiegato che possiamo “immaginare la Terra come immersa nel miele. Quando il pianeta ruota su sé stesso, o nel suo moto attorno al Sole, nel miele intorno si formano dei vortici. Quel miele è lo spazio-tempo”. Gli effetti prodotti in questo ‘miele cosmico’ sono dovuti al fatto che la gravità, secondo le teorie del celebre fisico, è il risultato del moto degli oggetti che seguono le linee curve delle increspature dello spazio-tempo, che non si deformerebbe se la Terra fosse ferma, piuttosto che in moto.
Prendendo un ‘semplice’ giroscopio, oggetto che mantiene inalterato il proprio asse di rotazione rispetto ad una direzione fissa, spedendolo nello spazio e puntandolo verso la stella fissa IM Pegasi è possibile determinare se la Terra deforma lo spazio-tempo o meno a secondo che il giroscopio cambi il proprio asse di rotazione o che rimanga inalterato. Idea semplice nella teoria, già proposta nel 1963, e che fa di GP-B una delle missioni più longeve della Nasa, ma dalla difficile realizzazione pratica, che ha visto il progetto terminato e in orbita solo nel 2004. Realizzare il giroscopio perfetto ha richiesto l’utilizzo di tecnologie innovative, che poi sono state impiegate dalla Nasa in altre importanti missioni. La missione GP-B si avvale di 4 giroscopi, dispositivi molto sensibile costituiti da sfere di quarzo e silicio del diametro di 3.8 centimetri, sfere dalla forma perfetta, necessaria affinché le misurazioni relativa alla variazione di asse di rotazione siano rilevabili. La sensibilità dei giroscopi è del milliarcosecondo, che corrisponde a misurare lo spessore di un foglio di carta osservato da una distanza di circa 160 chilometri, e che ha permesso di rilevare sia gli effetti di trascinamento che la pressione geodetica con precisione elevatissima.
Non solo la Terra induce questi effetti, tutti i corpi aventi massa, noi inclusi, sono in grado di attuare una deformazione impercettibile all’uomo, dello spazio che li circonda e di provocare le increspature del continuum spazio-temporale. La conferma delle teorie di Einstein rappresenta dunque una grande conquista per la fisica ed un successo eclatante per un progetto che dopo un anno di raccolta dati, ne ha richiesti 5 per le analisi. “I risultati di tale missione avranno un impatto a lungo termine nel campo della fisica teorica - ha osservato Bill Danchi, astrofisico della Nasa – . In futuro la sfida per la conferma della teoria della relatività generale dovrà fare i conti con misure più precise delle memorabili effettuate dal lavoro di GP-B”. “GP-B ha confermato due delle più importanti predizioni sull’universo di Einstein, che hanno implicazioni nella ricerca fisica ed astrofisica. Inoltre i decenni di innovazione tecnologica dietro alla missione ha avuto applicazioni in altre missioni legate alla Terra ed allo spazio in generale”, ha osservato Everitt. Il ricercatore ha poi sottolineato anche il fattore umano dietro alla ricerca, che ha coinvolto “più di 86 dottorandi dell’università di Stanford e altri 14 provenienti da altre università. Anche diverse centinaia di studenti provenienti da 55 high school hanno partecipato, come anche l’astronauta Sally Ride e il premio Nobel Eric Cornell”.
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