BICEP3, cercasi prove dell’inflazione cosmica

Quando i ricercatori dell’esperimento BICEP2 annunciarono circa due anni fa di aver rivelato la prima, forte evidenza dell’inflazione cosmica, la notizia fece il giro della rete (post). Come è noto, l’inflazione sarebbe quel periodo di rapida espansione esponenziale che diede forma e volume all’Universo subito dopo il Big Bang. Questo modello è stato proposto per spiegare una serie di problematiche relative al periodo primordiale della storia cosmica e la ricerca di prove a suo favore, o meno, ha trasformato i risultati ottenuti da BICEP2 in un grosso affare. Tuttavia, nel corso dei mesi successivi l’enorme eccitazione per l’eventuale scoperta sfumò: infatti, l’analisi congiunta dei dati con altri esperimenti mostrò che gran parte del segnale, se non completamente tutto, registrato dal rivelatore e attribuito all’inflazione non era altro che prodotto dalla polvere interstellare presente nella Via Lattea (post). Nonostante ciò, tracce dell’inflazione potrebbero celarsi nei dati ed è per questo motivo che gli scienziati non hanno smesso di cercare. In tal senso, a partire dal 15 marzo di quest’anno l’esperimento BICEP3, la versione aggiornata del suo predecessore, ha iniziato a raccogliere dati (post). Le prime osservazioni che utilizzeranno, però, la strumentazione a pieno regime sono previste per il prossimo mese di Novembre.   La nuova strumentazione riguarda l’utilizzo di un numero maggiore di rivelatori, dotati di molti più pixel, che forniscono un potere esplorativo almeno 10 volte superiore a quello di BICEP2. Cosa ancora più importante il fatto che BICEP3, e il suo esperimento compagno Keck Array, coprono uno spettro di luce più ampio con la speranza che possa emergere quel debolissimo segnale associato alla propagazione delle onde gravitazionali primordiali disturbato dalla polvere galattica. Il progetto BICEP ha lo scopo di misurare le proprietà della luce più antica che siamo in grado di osservare: stiamo parlando della radiazione cosmica di fondo, l’eco del Big Bang, che risale all’epoca in cui l’Universo aveva un’età di appena 380 mila anni e che indirettamente ci fornisce preziose informazioni sul suo stato fisico primordiale quando non c’erano ancora stelle o galassie. In particolare, se l’inflazione cosmica accadde davvero subito dopo il Big Bang, essa avrebbe dovuto produrre una serie di turbolenze nella struttura dello spaziotempo, cioè le cosiddette onde gravitazionali che sono dello stesso tipo di quelle rivelate di recente dall’esperimento LIGO (post). Se da un lato le onde gravitazionali primordiali sarebbero troppo deboli per essere rivelate da LIGO o da altri esperimenti come EGO-VIRGO, dall’altro esse dovrebbero influenzare l’orientamento della luce, cioè la sua polarizzazione. La quantità di polarizzazione dovuta al passaggio delle onde gravitazionali risulta molto piccola e la sua natura rende estremamente difficile la misura. Ad ogni modo, la polarizzazione ci fornisce delle informazioni indirette sulle condizioni cosmiche iniziali e rappresenta l’unica possibile finestra di osservazione che possiamo utilizzare per “intravedere” l’Universo delle origini. A differenza di altri esperimenti sulla radiazione cosmica di fondo, come Planck Surveyor o WMAP, che hanno misurato la polarizzazione attraverso finestre osservative più strette, l’esperimento BICEP è stato concepito con un campo di vista più grande per vedere dove potrebbe essere dominante l’eventuale segnale associato all’inflazione.

Certamente, il fatto di avere già operativo BICEP3 e il Keck Array va al di là di ogni aspettativa. Ma, secondo qualche scienziato, questa potrebbe essere una sorta di ricerca ad alto rischio perchè se non si rivelerà alcun particolare segnale allora potremmo concludere che l’inflazione non c’è stata oppure che la polarizzazione della luce dovuta al passaggio delle onde gravitazionali primordiali è talmente piccola che sarà difficile da misurare. D’altra parte, le osservazioni realizzate da Planck e dal Keck Array offrono un barlume di speranza che BICEP3 sarà in grado di rivelare un segnale se in definitiva ci sarà qualcosa da vedere. Il tipo di polvere presente nella nostra galassia che è stata osservata da BICEP2 sembra essere alquanto semplice, il che vuol dire che essa polarizza la luce in alcune lunghezze d’onda rispetto ad altre in un modo prevedibile. La polarizzazione dovuta invece al passaggio delle onde gravitazionali dovrebbe emergere in quelle lunghezze d’onda dove il segnale dovuto alla polvere è meno importante. Solo esplorando un ampio intervallo di lunghezze d’onda sarà possibile individuare l’esatto comportamento della polvere galattica nello spettro delle microonde, con la speranza quindi di sottrarlo dal segnale che si sta cercando. Una volta che sarà fatto in maniera appropriata, ciò che rimarrà potrebbe essere davvero riconducibile alle onde gravitazionali dell’inflazione cosmica.