Il rumore del Big Bang

Il Sole 24ore, domenica 7 maggio 2006

Articolo di Umberto Bottazzini

Nato nell’anno della presa del potere da parte di Hitler, Arno Penzias è uno dei bambini che nella primavera del 1939 lasciano la Germania con il Kindertransport, il trasferimento in treno di migliaia di bambini ebrei di origine polacca, cecoslovacca e austriaca in Inghilterra. L’anno dopo emigra con la famiglia negli Stati Uniti. A New York Arno frequenta il college, si iscrive a fisica e nel 1961 si trasferisce ai Laboratori Bell per concludere la sua tesi. Si trattava – ricorda Penzias nel libro autobiografico L’origine dell’universo, Di Renzo Editore, del quale pubblichiamo uno stralcio – di «progettare e costruire un amplificatore maser da utilizzare in un’esperimento di radioastronomia» e i Bell Labs disponevano delle uniche attrezzature adatte allo scopo.

Di fatto, presso quei laboratori dove è rimasto per quasi quarant’anni, gli «è accaduto» di effettuare una scoperta che ha segnato una svolta nella storia dell’astronomia e gli è valsa il Premio Nobel per la fisica nel 1978. «La storia della scoperta della radiazione cosmica di fondo» - dice Penzias – è un impasto di casualità, serendipity e duro lavoro». Insieme a Robert Wilson, un giovane radioastronomo assunto dai Bell Labs nel 1963, Penzias si era messo al lavoro per misurare l’intensità delle onde radio provenienti dalla Via Lattea captate per mezzo di una potente antenna. Nel corso degli esperimenti, ricorda Penzias, ci accadde di rilevare «un inatteso rumore radio di fondo, stabile, continuo, invariante. Puntammo l’antenna verso altre direzioni, ma il rumore proveniva da tutte le direzioni e i controlli ci confermavano che sembrava fosse emesso da una sorgente fuori dalla Galassia». Nonostante tutti gli accorgimenti, quell’eccesso di “rumore” ingiustificato persisteva; un “rumore” che corrispondeva a una temperatura equivalente d’antenna di circa 3 gradi sopra lo zero assoluto. Penzias e Wilson non stavano certo cercando evidenze per la teoria del Big Bang.

In quegli anni si contrapponevano due teorie sull’origine dell’Universo. Secondo Hermann Bondi, Thomas Gold e Fred Hoyle l’Universo si trovava (e si trova) in uno «stato stazionario» nello spazio e nel tempo. La teoria rivale, quella dell’universo in espansione, si basava sui risultati di Edwin Hubble (1929). Sulla base di quella teoria George Gamov aveva ipotizzato che l’Universo aveva avuto origine in un punto dello spazio-tempo di densità e temperatura enorme con una tremenda esplosione, il Big Bang. Penzias e Wilson si consultarono con Robert Dicke, un fisico di Princeton. Dicke aveva congetturato che, come conseguenza della teoria del Big Bang, doveva esistere nell’Universo una radiazione fossile di 3 gradi Kelvin. Era proprio questo il misterioso segnale radio captato da Penzias e Wilson. Come ha detto scherzando uno dei suoi colleghi ai Bell Labs, Arno è un uomo fortunato. Lui e Wilson «stavano cercando di capire l’origine dell’eccesso di rumore rilevato da un’antenna dove si posavano i piccioni. Hanno passato ore e ore a cercare e togliere cacca di piccioni». Alla fine quel rumore è stato identificato col Big Bang. Insomma, «cercavano della cacca ma hanno trovato dell’oro, proprio il contrario di quello che accade alla maggior parte di noi».