5/07/18

Cade come una piuma anche se è una stella di neutroni **

Questo articolo è stato inserito nella pagina d'archivio "La caduta libera" compresa nelle sezioni "Dinamica e meccanica" e "Relatività Generale"

 

Stiamo discutendo di caduta libera della Terra e non possiamo non accennare a un risultato a dir poco eccezionale ottenuto studiando un sistema triplo molto "degenerato"...

Ricordiamo tutti il principio di equivalenza di Einstein e il suo ascensore in caduta libera?

Ci sentiremmo leggeri e senza peso come se fossimo nello spazio, lontanissimi da qualsiasi massa gravitazionale (cadiamo tutti con la stessa accelerazione). Analogamente, se partissimo su un razzo che acceleri proprio di g (accelerazione di gravità della Terra), cadremmo sul fondo del razzo e nessuno saprebbe decidere se il fenomeno è dovuto all'accelerazione del razzo (in questo caso è solo lui che si muove) o alla normale gravità terrestre, con il razzo fermo al suolo. In altre parole, la massa gravitazionale e quella inerziale si equivalgono.

Questo risultato era già stato accettato da Newton, ma l'uguaglianza delle due masse poteva essere dovuta a un caso fortuito. La teoria di Einstein ne fa invece la conferma, addirittura l'essenza stessa, di tutta la sua teoria.

Ormai sappiamo bene che, proprio perché così perfetta, essa continua a essere messa a dura prova, cercando di trovarne un punto debole. E' molto dura, ma ci si prova sempre, per almeno due buoni motivi: (1) se si trovasse una falla arriverebbe subito il premio Nobel (quello stesso premio che Einstein non aveva ottenuto esponendo la sua teoria... molto buffo, vero?); (2) se si trovasse un limite di validità si potrebbero aprire le porte per una possibile connessione alla meccanica quantistica (e questo varrebbe sicuramente un super Nobel!).

Tra le tante strade seguite c'è proprio quella relativa al principio di equivalenza. In particolare, si prospettava che oggetti autogravitanti iperdensi, soprattutto se composti da materia degenere, potessero dare una risposta leggermente diversa rispetto ai corpi normali. In parole molto povere: una stella di neutroni dovrebbe cadere in modo non perfettamente uguale a una piuma.

Non è decisamente possibile fare l'esperimento nello spazio, soprattutto perché è difficile maneggiare una stella di neutroni e/o mandare e osservare un piuma vicino a lei. Però, al posto della piuma potremmo considerare una nana bianca. Non è una piuma, ma la sua "compattezza" è nettamente diversa da quella di una stella di neutroni e l'effetto della diversa "caduta" sarebbe ancora più evidente.

Ecco "cadere" a fagiolo un sistema triplo di stelle, di cui due nane bianche e una pulsar, ossia una stella di neutroni che si comporta come un faro lanciando un fascio radio a intervalli regolarissimi. Un orologio estremamente preciso che permette di valutare qualsiasi piccolo spostamento della stella. A circa 4200 Anni Luce si riuscirebbe a evidenziare uno spostamenti di non più di poche centinaia di metri.

tripla
Visione artistica del sistema triplo, amico carissimo di Einstein! Fonte: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Il sistema è così composto: la pulsar e una nana bianca orbitano tra di loro con un periodo di 1.6 giorni, ed entrambe formano sistema con l'altra nana bianca compiendo un giro ogni 327 giorni.  Studiando esattamente il moto delle stelle per ben 600 ore, sfruttando le pulsazioni della pulsar (366 giri al secondo), sono riusciti a descrivere esattamente il moto dei tre oggetti e valutare eventuali differenze nelle accelerazioni gravitazionali della nana bianca e della vicina stella di neutroni.  Se dovesse realmente esserci una differenza,  essa dovrebbe essere più piccola di tre parti su un milione. Un  risultato che migliora di dieci volte quello dei test precedente.

Sarà molto dura ipotizzare un qualcosa di alternativo al principio di equivalenza, con questo scarto infinitesimo nei risultati e, soprattutto, non sarà facile trovare un test migliore!

Un altro Nobel virtuale al grande Albert!

Articolo originale QUI

Per chi volesse entrare un po' più nei dettagli, ecco un semplice e chiarissimo video

1 commento

  1. Mario Fiori

    Grande Albert. conferme su conferme e quanti Nobel a posteriori.

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