Misurare il campo gravitazionale di una coccinella

Delle quattro forze fondamentali dell'Universo, la forza di gravità e' la più debole di tutte. Eppure, e' quella con cui abbiamo più' a che fare nella vita quotidiana.

Esistono in Natura quattro interazioni fondamentali:

• L'interazione gravitazionale
• L'interazione elettromagnetica
• L'interazione debole
• L'interazione forte

La forza di gravita' e' stranamente la più semplice da comprendere e allo stesso tempo la più difficile da descrivere matematicamente in un contesto scientifico. Se da un lato e' estremamente connessa alla nostra quotidianità, e' l'unica interazione che ancora non possiede una teoria quantistica verificata e accettata.

D'altro canto, esistono diverse approssimazioni in grado di trattarla, con accuratezza più o meno elevata. Se vogliamo studiare fenomeni quotidiani, possiamo immaginare che la Terra sia piatta, e dire che ogni oggetto e' attratto verso il basso con una velocità che cresce di 9,81 m/s ogni secondo. Se stiamo studiando la dinamica del nostro Sistema Solare, o il moto di un satellite intorno alla Terra, possiamo affidarci alla teoria della Gravita' di Newton. Se invece vogliamo risultati precisi sulla dinamica di Mercurio o di sistemi in cui la gravita' e' estremamente elevata, come stelle di neutroni o buchi neri, e' necessario utilizzare la teoria della Relatività Generale di Einstein, che stabilisce che ogni oggetto avente una massa determina una curvatura dello spazio tempo.

Un gruppo di fisici quantistici dell'Università di Vienna ha deciso di esplorare nuovamente un esperimento chiave nella storia della scienza: l'esperimento di Cavendish, che, attraverso lo studio del moto di un pendolo a torsione, nel 1797 misuro' la forza di gravita' prodotta da una palla di piombo di 160 kg, distruggendo la convinzione che i moti dei pianeti e il lancio di una palla sulla Terra fossero controllati da forze diverse.

I ricercatori hanno ricostruito una miniatura di questo esperimento, pubblicato su Nature, utilizzando una sfera d'oro avente raggio pari a 2 mm. La difficoltà dell'esperimento consiste nel tenere a bada l'effetto delle forze non gravitazionali, come ad esempio le vibrazioni dovute al passaggio di un tram nelle vicinanze del laboratorio. I fisici hanno per la prima volta misurato il campo gravitazionale generato da un oggetto delle dimensioni e peso di una coccinella.

Essere in grado di misurare campi gravitazionali cosi' piccoli non e' una semplice sfida fine a se stessa; lo studio potrebbe aiutare a trovare tracce di effetti della presenza di materia o energia oscura sulla forza di gravita', o esplorare la frontiera tra mondo quantistico e mondo classico.