La velocità della luce è un limite scritto nel cosmo che niente e nessuno può superare. Vediamo perché questa celebre intuizione di Albert Einstein resta valida ancora oggi.
Qual è la velocità della luce?
Il primo a porsi questa domanda, intuendo che la luce non si propagasse all’infinito, come sostenevano i suoi contemporanei, fu Galileo Galilei. Il padre della scienza moderna tentò di rispondere alla domanda utilizzando due lanterne poste su due colline a un miglio di distanza l’una dall’altra. Tuttavia, sebbene l’intuizione di Galileo fosse esatta, il suo esperimento non produsse alcun risultato, poiché la velocità della luce in un miglio (che oggi sappiamo essere di 0,000005 secondi) risultò incalcolabile attraverso gli strumenti dell’epoca.
Nel 1676 ebbe miglior fortuna l’astronomo danese Ole Rømer, quando presso l’Osservatorio Reale di Parigi riuscì a compiere un primo calcolo della velocità della luce in km. Per farlo Rømer sfruttò l’anomalia delle eclissi dei Satelliti di Giove; in particolare, osservò che l’orbita del satellite Io sembrava essere una specie di distante orologio, ma il suo "ticchettio" - ovvero l’orbitazione del corpo - appariva più veloce quando la Terra si avvicinava a Giove e più lenta quando se ne allontanava. Rømer misurò tali variazioni in rapporto alla distanza tra la Terra e Giove e le spiegò stabilendo una velocità finita per la luce, pari a 220.000 km al secondo.
Il calcolo, seppur impreciso, innescò altre misurazioni via via più esatte, fino a giungere al valore che oggi la comunità scientifica tutta attribuisce alla velocità della luce nel vuoto, pari a 299.792 km/s.
Perché nulla è più veloce della luce
Agli inizi del ‘900, durante l’elaborazione di una delle sue più note e rivoluzionarie teorie - La Teoria della Relatività Generale - Albert Einstein assunse che la velocità della luce potesse essere una costante e ipotizzò che fossero massa ed energia ad interagire gravitazionalmente con lo spaziotempo.
Einstein partì dall’osservazione di un esperimento condotto dai fisici Michelson e Morley in Ohio, sul comportamento di due fasci di luce. Diversamente da quanto accade, ad esempio, per due corpi umani che correndosi incontro si scontrerebbero ad una velocità corrispondente alla somma delle reciproche velocità, l’esperimento mostrò che se a scontrarsi sono due fasci di luce, l’impatto non avviene a velocità c+c=2c, ma sempre a velocità c.
Assumendo c come costante, Einstein scrisse la sua nota teoria per spiegare le caratteristiche strutturali dell’universo e che venne confermata da numerose verifiche sperimentali successive.
Tuttavia, di recente, alcuni fisici avevano cominciato a mettere in discussione il fatto che in determinate condizioni restasse costante e avevano ipotizzato che, su scale infinitamente piccole, la gravità potesse assumere una natura quantistica e lo spaziotempo fosse un reticolato, (anziché una superficie continua, come descritto dalla teoria di Eistein).
Stando a queste ipotesi, la velocità di propagazione della luce nel vuoto, soprattutto alle frequenze più elevate, non sarebbe costante perché dovrebbe percorrere una strada più accidentata (più lunga) per giungere all’osservatore; mentre alle frequenze più basse, scivolerebbe sopra il reticolato dello spaziotempo senza cambiamenti.
Questo ipotetico fenomeno, chiamato dai fisici violazione dell’invarianza di Lorentz (Liv), fino a poco tempo fa non era stato misurabile.
Nel 2019, però, la comunità scientifica ha potuto finalmente condurre degli importanti studi a riguardo. Grazie a due potenti telescopi per Raggi Gamma dell’Osservatorio Roque de los Muchachos di La Palma alle Isole Canarie, gli scienziati della Collaborazione Magic hanno potuto rilevare per la prima volta un lampo di raggi gamma.
Analizzando i dati, i ricercatori non hanno registrato alcun ritardo nei tempi di arrivo dei Raggi Gamma a diverse frequenze (come ci si aspetterebbe per il fenomeno della Liv), confermando di fatto che la luce viaggia a velocità costante nel vuoto e indipendentemente dall’energia.
Insomma, anche le tecnologie più all’avanguardia oggi a nostra disposizione confermano che Einstein aveva ragione. Naturalmente, fino a prova contraria.
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