La teoria del Big Bang

Il 28 marzo 1949, durante una trasmissione radiofonica della BBC intitolata The Nature of the Universe, accade qualcosa di destinato a entrare nella storia della cosmologia.

L’astronomo britannico Fred Hoyle sta illustrando al pubblico due visioni opposte dell’universo. Da una parte c’è il modello dello “stato stazionario”, sostenuto dallo stesso Hoyle: un cosmo eterno, senza inizio né fine, che pur espandendosi mantiene sempre lo stesso aspetto grazie alla continua creazione di materia. Dall’altra emergono invece i modelli evolutivi sviluppati da Alexander Friedmann, Georges Lemaître e successivamente da George Gamow, secondo cui l’universo avrebbe avuto origine da uno stato iniziale estremamente caldo e denso.

Nel tentativo di spiegare questa seconda ipotesi agli ascoltatori, Hoyle pronuncia una frase destinata a diventare celebre:

“These theories were based on the hypothesis that all the matter in the universe was created in one big bang at a particular time in the remote past.”

L’espressione “Big Bang” nasce così. Probabilmente con una sfumatura ironica — anche se Hoyle lo negherà sempre — ma sufficientemente efficace da imprimersi immediatamente nell’immaginario collettivo.

Il dettaglio più curioso è che, all’epoca, il Big Bang non è affatto la teoria dominante. Molti fisici considerano più elegante un universo eterno, privo di un vero inizio. L’idea che spazio, materia ed energia possano avere avuto un’origine comune appare ancora estremamente speculativa.

Eppure, qualcosa sta cambiando. Negli anni precedenti, le osservazioni di Edwin Hubble avevano mostrato che le galassie si allontanano le une dalle altre, suggerendo un universo in espansione. A questo punto alcuni fisici iniziano a porsi una domanda inevitabile: se oggi il cosmo si dilata, cosa accade andando a ritroso nel tempo?

È qui che entra in scena George Gamow. Secondo il fisico, l’universo primordiale era una gigantesca fornace cosmica, così calda e densa da consentire la formazione dei primi nuclei atomici.

La teoria produce una previsione sorprendente: l’universo dovrebbe essere composto prevalentemente da idrogeno e, in misura minore, da elio. Ed è proprio ciò che osserviamo ancora oggi. Circa il 75% della materia ordinaria dell’universo è costituita da idrogeno e quasi tutto il restante 25% da elio. Il modello di Gamow riesce così a spiegare in modo naturale l’abbondanza cosmica degli elementi leggeri, mentre il modello dello stato stazionario incontra enormi difficoltà nel giustificare tali proporzioni.

Ma il vero colpo di grazia arriverà alcuni anni dopo. Il Big Bang caldo prevede infatti che l’universo primordiale abbia lasciato una traccia fossile della sua fase incandescente: una debole radiazione residua diffusa in tutto il cosmo. Nel 1964 questa radiazione verrà effettivamente osservata da Arno Penzias e Robert Wilson. È la scoperta della radiazione cosmica di fondo.

A quel punto, l’universo eterno immaginato da Hoyle non può più competere con la teoria del Big Bang. Il nome nato quasi per scherno finirà allora per identificare una delle idee scientifiche più rivoluzionarie del Novecento.

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