La Fisica dei buchi neri a UNIMORE

È di pochi giorni fa la notizia della prima immagine di un buco nero nel centro di una galassia posta a milioni di anni luce dalla terra, ottenuta dalla collaborazione internazionale Event Horizon Telescope. Tale scoperta è l’ennesima conferma della validità della teoria della Relatività Generale proposta da Einstein nel 1915. Infatti, già pochi mesi dopo la sua proposta, Schwarzschild trovò una soluzione delle equazioni di Einstein che fornì la sorprendente predizione matematica di sistemi che possono curvare lo spazio-tempo a tal punto che nemmeno la luce possa scappare fuori da una certa distanza, nota come orizzonte degli eventi. Nei decenni successivi molti scienziati, da Chandrasekhar a Landau fino ad Hawking, hanno dibattuto circa il significato fisico della soluzione di Schwarzschild e della possibilità di poter associare a tale soluzione matematica un oggetto fisico ben definito, il buco nero, quindi scartando la possibilità che tale soluzione fosse solo una patologia matematica. Soprattutto dibatterono dell’origine astrofisica dei buchi neri, attribuita all’eventuale collasso gravitazionale delle stelle. A livello sperimentale però quella della scorsa settimana è la prima evidenza diretta dell’esistenza dei buchi neri, la quale contribuirà notevolmente—unitamente alla recente evidenza indiretta fornita dall'osservazione delle onde gravitazionali—alla futura evoluzione della ricerca sperimentale in astrofisica e cosmologia. Inoltre, i buchi neri sono da decenni una ‘palestra’ attivissima nel moderno studio della fisica teorica delle particelle elementari e delle stringhe.

Ciò avviene anche ad UNIMORE. Infatti, il professor Diego Trancanelli—che recentemente si è aggiunto al dipartimento FIM-UNIMORE dopo una fruttuosa carriera in USA e Brasile—è un affermato ricercatore in teoria delle stringhe e dei campi e, in particolare, è un esperto di ‘metodi olografici’ in cui diversi aspetti della fisica delle particelle sono relazionati alle caratteristiche di opportuni buchi neri in spazi curvi. A livello didattico inoltre, la relatività generale ed i buchi neri vengono spesso utilizzati da docenti del FIM anche in manifestazioni divulgative, poiché si prestano particolarmente bene a fornire una descrizione intuitiva dei fenomeni gravitazionali, come nel modellino mostrato nella figura allegata.