Un modello non standard – l’ipotesi MOND – seconda parte

(Prima parte)

Fino a pochi anni fa questo atteggiamento sprezzante era difendibile. Uno dei successi più pubblicizzati del modello cosmologico standard è la sua capacità di riprodurre (“accomodare” sarebbe una parola migliore) il cosiddetto sfondo cosmico di fondo a microonde (CMB) – le proprietà statistiche delle fluttuazioni di temperatura nel CMB, la radiazione prodotta subito dopo il Big Bang.

La teoria di Milgrom originariamente non faceva questo, almeno non così bene come il Modello Standard. Ma quella situazione ora è cambiata. Proprio l’anno scorso, due teorici nella Repubblica Ceca, Constantinos Skordis e Tom Złośnik, hanno dimostrato che esistono versioni completamente relativistiche dell’ipotesi MOND che sono perfettamente in grado di riprodurre i dati CMB senza materia oscura.

Questa versione relativistica di MOND, che chiamano RMOND, incorpora un campo aggiuntivo che imita il comportamento della materia oscura delle particelle sulle più grandi scale cosmologiche e produce dinamiche di Milgrom sulla scala delle galassie.

Prima di questo successo, un certo numero di cosmologi del Modello Standard aveva dichiarato che l’adattamento dei dati CMB era l’unica cosa che MOND doveva fare per essere presa sul serio.

Ad esempio, la cosmologa Ruth Durrer ha dichiarato a The Atlantic: “Una teoria deve funzionare davvero bene per essere d’accordo con i dati [della CMB]. Questo è il collo di bottiglia”. Ora che questo collo di bottiglia non esiste più, la comunità del Modello Standard ha abbracciato la teoria RMOND come concorrente in buona fede della loro?

Non così tanto.

Un argomento che gira al giorno d’oggi dice qualcosa del genere: “Sì, [R]MOND funziona, ma è molto più complicato della nostra teoria, che invoca solo una cosa – la materia oscura – per spiegare le osservazioni“.

Questa critica manca nel segno. Il problema non è che RMOND è troppo complicato; è che la materia oscura del Modello Standard è un’idea troppo semplice. I teorici di Milgrom hanno capito da molto tempo che non c’è modo in cui un’entità senza forma come la materia oscura possa riorganizzarsi spontaneamente in modo da produrre le sorprendenti regolarità che osserviamo nella cinematica delle galassie vicine.

Skordis e Złośnik ottengono questo postulando una modifica minima alla teoria di Einstein.

Come quasi tutte le teorie scientifiche, sia il MOND che il Modello Standard si trovano ad affrontare delle anomalie: dati che sembrano difficili da spiegare.

Nel caso di MOND, è nota una sola importante anomalia: ha a che fare con la dinamica osservata degli ammassi di galassie. Il modello Λ CDM è in uno stato apparentemente peggiore. Questa teoria non riesce a spiegare adeguatamente nessuna delle nuove previsioni di successo di MOND e, inoltre, i teorici del Modello Standard hanno identificato almeno una mezza dozzina di enigmi che sono altrettanto problematici per la loro teoria quanto lo è l’anomalia dell’ammasso di galassie per MOND.

Il punto qui non è che si dovrebbero giudicare le due teorie catalogando i loro fallimenti. Piuttosto, i nuovi successi predittividi di MOND ci danno una garanzia per credere (almeno provvisoriamente) che questa teoria sia corretta, e quindi che valga la pena tentare di risolvere gli enigmi esistenti.

L’argomento del successo predittivo è una buona ragione per favorire MOND rispetto al modello cosmologico standard. Ma si può sperare di più: quello che Karl Popper chiamava un ‘esperimento cruciale‘: un risultato sperimentale o osservativo che favorisce decisamente una teoria rispetto all’altra.

Ad esempio, la teoria di Einstein implica qualcosa chiamato principio di equivalenza forte (SEP): che la dinamica interna di un sistema (come una galassia) che si muove liberamente in un campo gravitazionale esterno non dovrebbe dipendere dall’intensità del campo esterno.

La teoria di Milgrom viola il SEP, e infatti è stato recentemente affermato, sulla base di osservazioni di galassie, che il SEP viene violato. Tale risultato, se confermato, escluderebbe la teoria della gravità di Einstein e allo stesso tempo confermerebbe una previsione della teoria di Milgrom.

Un risultato decisivo a favore del modello Λ CDM sarebbe un rilevamento in laboratorio delle particelle di materia oscura. I cosmologi del Modello Standard ne sono consapevoli, e dai primi anni ’80 sono in funzione numerosi rivelatori sofisticati (e molto costosi) progettati appositamente per registrare la presenza di queste sfuggenti particelle.

Attualmente sono attivi circa una mezza dozzina di tali esperimenti; la sensibilità dei rivelatori di ultima generazione è circa 10 milioni di volte quella dei primi esperimenti. Ma non è stato ancora osservato nessun evento che possa essere ragionevolmente interpretato come la traccia di una particella di materia oscura.

Naturalmente, l’impossibilità di rilevare le particelle di materia oscura è prevista sotto MOND. Questo risultato sperimentale negativo costituisce una prova a sostegno di MOND? La maggior parte degli scienziati probabilmente direbbe “no”; come ha detto Carl Sagan (riguardo a qualcosa di completamente diverso): “L’assenza di prove non è prova di assenza“.

E, in effetti, i cosmologi del Modello Standard sostengono abitualmente che la persistente incapacità di rilevare le particelle può essere spiegata assumendo che le particelle, anche se presenti, subiscano interazioni trascurabilmente deboli con la materia normale nei loro rilevatori.

Gli stessi postulati che rimuovono la necessità della materia oscura portano a nuove previsioni che sono state confermate

I filosofi potrebbero non essere d’accordo. Paul Feyerabend sosteneva che a volte un risultato sperimentale ambiguo può essere interpretato come un’efficace confutazione della teoria in fase di test, anche se gli scienziati sono abbastanza intelligenti da “spiegare” l’apparente fallimento. La condizione necessaria, disse, è l’esistenza di una teoria alternativa che spieghi naturalmente il risultato:

“Il motivo per cui una confutazione attraverso le alternative è più forte si vede facilmente. Il caso diretto è ‘aperto’, nel senso che una diversa spiegazione dell’apparente fallimento della teoria… potrebbe sembrare possibile. La presenza di una [teoria] alternativa rende questo atteggiamento molto più difficile, se non impossibile, poiché ora possediamo non solo l’apparenza del fallimento … ma anche una spiegazione, sulla base di una teoria di successo, del perché il fallimento si è effettivamente verificato”.

Per teoria alternativa di successo, Feyerabend intendeva una teoria che spieghi il risultato sperimentale negativo e generi anche nuove previsioni verificabili. La conferma di quelle nuove previsioni, sosteneva, costituisce un’effettiva confutazione della teoria originale.

MOND soddisfa ampiamente i criteri di Feyerabend per la teoria alternativa, poiché gli stessi postulati che eliminano la necessità della materia oscura portano a una serie di nuove previsioni che sono state confermate dall’osservazione.

Feyerabend sosteneva una regola metodologica che oggi viene chiamata ‘principio di proliferazione‘: la tesi secondo cui i giudizi sull’esecuzione di una teoria sono molto più fondati se esistono teorie alternative con cui fare un confronto.

Se nessuno si fosse mai imbattuto in una teoria, come la MOND, che spieghi i dati cosmologici senza la materia oscura, il fallimento dei fisici sperimentali nel rilevare le particelle di materia oscura potrebbe essere ragionevolmente attribuito a qualche combinazione di fenomeni poco compresi. Ma l’esistenza di una teoria come la MOND costringe gli scienziati a prendere sul serio la possibilità che il loro fallimento sperimentale costituisca una falsificazione della loro teoria a favore della MOND.

Se Feyerabend fosse vivo oggi, probabilmente sarebbe felice del fatto che ci siano due validi contendenti per la corretta teoria della cosmologia. Sarebbe incuriosito nell’apprendere che una, e solo una, di queste due teorie è stata ripetutamente provata per “anticipare i dati” – per fare previsioni sorprendenti che si sono rivelate corrette.

E, probabilmente, esorterebbe i cosmologi a impegnarsi per identificare esperimenti cruciali che potrebbero favorire in modo decisivo una teoria rispetto all’altra.

Allo stesso tempo, probabilmente Feyerabend sarebbe critico nei confronti del modo in cui la teoria di Milgrom è stata trattata dalla maggior parte della comunità scientifica.

Più letti nella settimana

New Horizons: lo spazio profondo è davvero completamente buio

Quattro anni fa, gli astronomi hanno avuto una spettacolare...

Ricerca della vita aliena: in arrivo nuove straordinarie tecnologie

Per più di 60 anni, i ricercatori hanno cercato...

Vita intelligente: 5 ipotesi per rendere chiaro se siamo soli

L’idea che l’umanità possa essere sola nella galassia è...

Rinvenuti cristalli di zolfo giallo su Marte

Gli scienziati della NASA sono rimasti sbalorditi quando una...

Siamo davvero andati sulla Luna? Il complotto lunare

Sono trascorsi oltre 50 anni dal giorno in cui la missione Apollo 11 sbarcò sulla Luna. Sono stati realizzati film, documentari, scritti libri ed esaminate le rocce

In Tendenza

Archimede, specchi ustori o palle incendiarie?

Poiché Archimede riuscì realmente a incendiare le navi romane perfezionando armi da getto in grado di lanciare sostanze incendiarie, si è sostenuto che alla base della leggenda degli specchi ustori vi sia un'errata traduzione di una voce greca, che si sarebbe riferita a "sostanze incendiarie" e sarebbe stata interpretata erroneamente come "specchi ustori"

Siamo davvero andati sulla Luna? Il complotto lunare

Sono trascorsi oltre 50 anni dal giorno in cui la missione Apollo 11 sbarcò sulla Luna. Sono stati realizzati film, documentari, scritti libri ed esaminate le rocce

Il cervello dei bambini potrebbe mostrare come sesso e genere siano diversi

Sesso e genere sono spesso confusi o equiparati nelle...

Vacanze Sarde: le migliori cose da fare e da vedere a Olbia

Quando si pensa alle vacanze estive, difficilmente non si...

Funghi: mappata per la 1a volta la distribuzione

La scoperta delle dinamiche di spazi e stagionali prevedibili...

Neutrini: nuovi metodi per calcolare il cambiamento di sapore

Un team di ricercatori sta sviluppando un nuovo metodo...

Articoli correlati

Popular Categories