Planck vs. LHC

Per gran parte del Novecento la fisica delle particelle e l'astrofisica hanno viaggiato distinte e separate, ciascuna per i fatti propri, solo con occasionali punti di contatto. Poi, negli ultimi tre decenni del XX secolo, s'è capito che una non poteva fare a meno dell'altra, ossia che i risultati ottenuti di qua potevano trovare applicazioni di là, che i conti sviluppati per risolvere i problemi dell'una tornavano utili anche per l'altra. La ragione è piuttosto semplice. Da un lato, i fisici delle particelle si sono messi a proporre teorie impossibili da verificare in laboratorio perché al di là delle possibilità tecnologiche degli sperimentali. Quindi bisognava andare a cercare dove, nell'universo, quelle condizioni estreme compaiono o sono comparse spontaneamente. Nei paraggi dei buchi neri, per esempio, oppure pochi attimi dopo il Big Bang: tutta roba di competenza degli astrofisici e dei cosmologi. D'altro canto, questi ultimi si sono trovati a studiare sistemi nei quali non si può prescindere dalle conoscenze acquisite in fisica delle particelle. Ecco quindi la commistione, il confronto, il dialogo proficuo. Usando strumenti diversi che, alla lunga, possono anche entrare in competizione.
L'idea è venuta ad Andrei Linde, della Stanford University, uno dei fisici teorici più brillanti su piazza, che con la sua collega Renata Kallosh s'è chiesto quanto compatibili potrebbero essere fra loro i risultati ottenuti dall'Osservatorio spaziale Planck e dal Large Hadron Collider: due strumenti molto differenti fra loro. E, se Linde e Kallosh hanno ragione, in competizione: mors tua, vita mea.
Planck, nello spazio in orbita intorno al Sole, studia la radiazione cosmica di fondo. Si tratta del segnale elettromagnetico liberato 380 mila anni dopo il Big Bang, e la prima mappatura globale del cielo effettuata da Planck è stata annunciata solo poche settimane fa. Nella polarizzazione dei fotoni i cosmologi sperano di trovare indizi delle onde gravitazionali rilasciate durante il breve, frenetico periodo dell'inflazione: un'espansione cosmica esponenziale successiva al Big Bang con una velocità superiore a quella della luce (e no, non è una violazione della teoria della relatività, perché nulla si muove ma è il cosmo nella sua globalità che si espande).
Dal canto suo, il Large Hadron Collider (LHC) è stato progettato per spingersi oltre il cosiddetto Modello Standard, che descrive tutte le particelle e le forze conosciute. In particolare, l'acceleratore del CERN con i suoi rivelatori dovrebbe… o forse potrebbe… anche confermare la supersimmetria: un'idea secondo la quale per ogni particella nota esiste un partner molto più massiccio. L'LHC avrà l'energia sufficiente per riuscirci?
Andrei Linde pensa che, se avrà successo Planck, fallirà l'LHC, e viceversa. Per dimostrarlo, in un articolo firmato con Kallosh e per ora pubblicato da arXiv, Linde ha cercato una relazione fra la densità di energia dello spaziotempo durante l'inflazione e la massa del gravitino, il partner supersimmetrico del gravitone. Scoprendo che, se le onde gravitazionali saranno alla portata di Planck, allora la massa del gravitino sarà di almeno 1 TeraelettronVolt (TeV). Ne conseguirà che le altre particelle supersimmetriche saranno probabilmente al di fuori della portata del Large Hadron Collider. Viceversa, se le particelle supersimmetriche fossero abbastanza leggere da poter essere rivelate dall'acceleratore ginevrino, allora la massa del gravitino dovrebbe essere inferiore a 1 Tev e perciò le onde gravitazionali non potranno essere rivelate da Planck.
Se Linde e Kallosh hanno ragione, sarà data soddisfazione solo ai cosmologi oppure ai particellari, ma non a entrambi. Per adesso, com'è ovvio. Perché in futuro (si spera) ci saranno strumenti più potenti e più sensibili per spingersi dove quelli della generazione attuale ancora non riescono ad arrivare.