Libri di BAGGOTT JIM

Il suo acronimo (lqg) suona come uno dei tanti, criptici e intimidatori, che gremiscono la fisica contemporanea. In realtà, la «gravità quantistica a loop» - oggetto del nuovo libro di Jim Baggott - è una delle declinazioni più promettenti nell'ambito della «teoria quantistica della gravità». La quale, a sua volta, è uno dei tentativi più accreditati di rispondere a una sfida senza precedenti nella storia della fisica: l'armonizzazione di due teorie di grande successo ma tra loro inconciliabili. La prima è la relatività generale di Einstein, che descrive il comportamento della materia su larga scala in uno spazio-tempo curvo: base del modello standard cosmologico del big bang, ha avuto una delle conferme più spettacolari nella recente scoperta delle onde gravitazionali. La seconda è la meccanica quantistica, che descrive invece le proprietà e il comportamento della materia alle scale più piccole: sotto forma di teoria dei campi, è alla base del modello standard della fisica delle particelle, e in questo ambito l'ultima convalida sperimentale è stata la scoperta del bosone di Higgs. Il punto è che il «doppio trionfo» delle due teorie - costruite su interpretazioni incompatibili dello spazio e del tempo - è servito solo a far apparire l'universo ancora più elusivo e misterioso, se non più bizzarro. Compito della lqg è dunque inventare un nuovo, comune tessuto teorico. Ricostruendo i termini della sfida, Baggott si sofferma a lungo sugli scienziati che più si sono adoperati (e continuano ad adoperarsi) per vincerla, come Lee Smolin e Carlo Rovelli; e, pur senza nascondere fino a che punto sia ardua, ne sottolinea l'importanza fondamentale grazie a un pensiero di Laozi: «Anche un viaggio di mille miglia comincia con un primo passo».

Quando abbiamo in mano un oggetto, per esempio questo libro, ne sperimentiamo in primo luogo la consistenza materiale, ovvero il fatto che possegga una «massa». In apparenza, niente di più stabile e rassicurante. Eppure, se potessimo scendere via via nelle profondità della materia (le fibre di cellulosa che compongono la carta, le molecole della cellulosa, gli atomi di ogni molecola...), ci accorgeremmo di come quella stabilità sia ingannevole. Le «particelle elementari» che compongono ogni atomo, infatti, non solo fluttuano nello «spazio vuoto», ma appaiono come uno «zoo» in cui ogni specie manifesta proprietà - almeno a un primo sguardo - «del tutto assurde». Nello spiegare questa visione controintuitiva e paradossale, Jim Baggott da un lato risale alle varie concezioni della «massa» nella storia della ricerca filosofico-scientifica, dai pensatori greci alla meccanica newtoniana; dall'altro mette a fuoco le conseguenze profonde delle nuove conoscenze fisico-cosmologiche, dalla celebre scoperta di Einstein per cui «la massa di un corpo è la misura del suo contenuto di energia» alle implicazioni del Modello Standard della fisica delle particelle: disponendo queste ultime entro l'azione dei «campi quantistici», il Modello Standard assimila infatti la massa più a un «comportamento» che a una «proprietà», e la rende elusiva e inafferrabile. In questa prospettiva spiazzante - che Baggott trasmette con la consueta combinazione di chiarezza espositiva e verve stilistica - la posta in gioco è molto più del concetto di massa: è la natura stessa della materia, di un universo le cui fondamenta risultano molto meno «solide, certe e affidabili» di quello che abbiamo a lungo pensato.

È possibile tracciare in un'unica, serrata narrazione la «storia materiale» dell'universo dal big bang all'evoluzione della coscienza di Homo sapiens? Sì, lo è, se al compito - ambizioso ai limiti dell'azzardo - provvede uno scienziato come Jim Baggott, con il suo approccio al contempo rigoroso e affascinante. Ricorrendo alle più recenti acquisizioni di tutte le discipline funzionali all'impresa - astrofisica e biologia evoluzionistica, cosmologia e genetica -, Baggott risale infatti, in puntuale successione cronologica, a tante «origini» correlate e distinte, ognuna inquadrata come una sequenza chiave: dalla formazione dello spaziotempo e della massa-energia, pochi istanti dopo il big bang, all'apparizione della luce, dalla genesi delle galassie fino al progressivo delinearsi della «nostra» porzione di universo con la nascita del sistema solare e della Terra. Nell'ambiente caldo e umido di quest'ultima si creeranno le condizioni per l'origine forse più misteriosa e imperscrutabile, quella della vita. Il manifestarsi dei primi organismi terrestri unicellulari, circa quattro miliardi di anni fa, innesca quel processo evolutivo che culminerà nell'emersione di Homo sapiens: un percorso lungo e tormentato, «interrotto a più riprese dalle imprevedibili brutalità del caso» - ere glaciali, eruzioni vulcaniche, impatti con asteroidi -, responsabili di periodiche estinzioni di massa. Non c'è romanzo di avventura più imprevedibile.

Tra i tanti oggetti pervasivi ed elusivi che affollano la dimensione invisibile del mondo subatomico, il "bosone di Higgs" è stato il più pervasivo ed elusivo: quella particella era l'elemento cruciale che mancava a completare il puzzle del Modello Standard, perché conferiva massa a tutte le altre particelle elementari, un enigma rimasto altrimenti insoluto. Quando finalmente il 4 luglio 2012 il CERN ne ha annunciato la verifica sperimentale, la "particella di Dio" (come un fisico l'ha temerariamente denominata) ha attirato su di sé i riflettori dell'attenzione mediatica mondiale. Affrontando l'intera questione con un rigore che ne acuisce la densità intellettuale e la vertigine tecnologica, Jim Baggott segue due percorsi paralleli. Non solo, infatti, ne ricostruisce la genesi teorica, ma ripercorre tutte le stazioni di avvicinamento all'eclatante risultato di Ginevra: il legame tra i primi acceleratori degli anni Venti e le collisioni di particelle nei raggi cosmici; la messa a punto del ciclotrone da parte di Lawrence; il contributo di Van der Meer, il cui metodo di "raffreddamento stocastico" ha permesso al gruppo di Rubbia l'individuazione dei bosoni W e Z, decisivi per arrivare alla scoperta del bosone di Higgs; e le svolte successive del LEP (Large Electron-Positron Collider) e dell'ormai leggendario LHC (Large Hadron Collider), che con i suoi 1600 magneti superconduttori ha permesso di sviluppare energie senza precedenti. Prefazione di Steven Weinberg.