Nobel in Physics: un premio per scoperte eccezionali o un riconoscimento socio-politico?

Molte polemiche  spesso accompagnano il premio Nobel per la pace o per la letteratura: troppi sono gli interessi e i risvolti politici. Un caso a parte è il premio Nobel per l’economia  che in realtà si chiama   “Sveriges Riksbank Prize in Economic Sciences in Memory of Alfred Nobel” e non è stato istituito con gli altri Nobel (si veda questo bel libro). Ma il premio Nobel per la fisica in genere si è distinto per non essere (troppo) soggetto a pressioni politiche e giochi sociologici. Certo qualcuno lo ha avuto e magari non se lo meritava e qualcuno che se lo meritava magari non lo ha avuto (si pensi alle polemiche intorno al mancato premio Nobel a Nicola Cabibbo). Ma in teoria il premio va a delle scoperte importanti. In teoria, infatti,  la fisica si confronta con la natura e dunque dal confronto dalla natura si hanno risposte “pulite” e non mediate da interessi contingenti di tipo politico, economico o sociologico. Per la cosmologia la situazione è però un po’ diversa. Anche perchè la cosmologia è piuttosto diversa dalla fisica, soprattutto per quel modello che va per la maggiore secondo cui il 95% della materia è costituita da materia mai osservata direttamente e che spiega l’origine dell’universo, la formazione delle galassie e tante altre cose…. 

Quest’anno il comitato del Premio Nobel per la fisica ha regalato all’umanità un tocco poetico: “per contributi alla nostra comprensione dell’evoluzione dell’universo e del posto della Terra nel cosmo“. Il premio Nobel per la fisica 2019 è stato assegnato per metà a James Peebles “per scoperte teoriche in cosmologia fisica” e per l’altra metà a Michel Mayor e Didier Queloz “per la scoperta di un esopianeta in orbita attorno a una stella di tipo solare”. Potremmo discutere di quanto sia eccezionale quest’ultimo contributo alla Fisica, ma almeno sappiamo esattamente quale scoperta viene premiata. Non possiamo dire lo stesso della particolare scoperta della cosmologia premiata che non sembra soddisfare la volontà di Alfred Nobel, che avrebbe voluto assegnare il “premio a coloro che, durante l’anno precedente, hanno apportato il massimo beneficio all’umanità ”.

Secondo il comitato Nobel, James Peebles ha elaborato “intuizioni sulla cosmologia fisica [che] hanno arricchito l’intero campo della ricerca e gettato le basi per la trasformazione della cosmologia negli ultimi cinquant’anni, da una disciplina speculativa ad una scientifica. Il  quadro teorico che ha sviluppato dalla metà degli anni ’60, è la base delle nostre idee contemporanee sull’universo”, per concludere con “I risultati ci hanno mostrato un universo in cui è noto solo il 5% del suo contenuto, la materia che costituisce le stelle, i pianeti, gli alberi – e noi stessi. Il resto, il 95%, sono le sconosciute materia oscura ed energia oscura. Questo è un mistero e una sfida per la fisica moderna ”.

Fondamentalmente, il comitato ci ha ricordato l’importanza della cosmologia. Tuttavia, si riferisce solo a una descrizione generale del campo senza menzionare risultati specifici. È certamente vero che i contributi del Prof. Peebles hanno influenzato la moderna cosmologia teorica, ispirando molti ricercatori con le sue lezioni, i suoi libri e articoli, ma questo non è lo stesso di effettuare un’importante scoperta.

Le scoperte teoriche nella cosmologia fisica citate nelle motivazioni del Premio Nobel sono quelle che hanno imposto la cosiddetta teoria della materia oscura fredda come teoria di riferimento in ambito cosmologico. Questa teoria assume che il 95% della materia dell’universo sia oscura, il che significa che l’universo è fatto di materia che è, nella migliore delle ipotesi, vista solo indirettamente e principalmente attraverso i suoi effetti gravitazionali, come ad esempio il lensing gravitazionale. Non c’è dubbio che una parte della materia nell’universo non emetta luce, e quindi sia oscura, mentre contribuisce al campo gravitazionale dei sistemi astrofisici.

Tuttavia, parte di questa materia oscura potrebbe benissimo essere la materia ordinaria (cioè barionica) che sperimentiamo ogni giorno intorno a noi. Nel modello standard, le componenti oscure cosmologiche rappresentano molto di più: il 25% sarebbe una materia oscura non barionica e il 70% sarebbe una forma di energia, repulsiva alla gravità, chiamata energia oscura. l prima comonente va oltre il modello standard nella fisica delle particelle e non è stato rilevata in nessun esperimento sulla Terra, nonostante gli enormi sforzi degli ultimi vent’anni.

Al CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), gli scienziati  accelerano le particelle e le fanno scontrare per esplorare nuovi intervalli di energia, ma gli esperimenti su larga scala (ad esempio i laboratori sotterranei di astro-particelle, come il Laboratoire Souterrain de Modane, il Laboratorio subterráneo de Canfranc, il Boulby Underground Laboratory e il Gran Sasso Lab) con l’obiettivo di scoprire particelle provenienti da eventi astrofisici ad alta energia non hanno ancora avuto successo nonostante molti miliardi di dollari investiti.

L’energia oscura ha invece un’origine diversa: è stata inizialmente introdotta dallo stesso Einstein per ottenere una soluzione stazionaria dell’universo. Il valore astrofisico deriva da osservazioni indirette, una volta che la geometria dell’universo su larga scala è assunta essere di un certo tipo. Si stima che vi siano 120 ordini di grandezza di differenza tra le stime astrofisiche e il valore atteso dalle stime fondamentali basate sulla teoria dei campi quantistici. Altre possibili spiegazioni sono state recentemente proposte, ma al momento possiamo solo dire che non abbiamo idea di cosa sia l’energia oscura, nemmeno che sia effettivamente qualcosa, e non possiamo escludere che sia un artefatto. Quindi l’energia oscura è una ipotesi molto audace derivata dalla soluzione di Friedmann della teoria di Einstein che descrive l’accoppiamento tra spazio-tempo e materia, cioè la teoria della relatività generale.

La soluzione di Friedman non è solo l’unica soluzione esatta  di queste equazioni nel contesto cosmologico, ma è anche la più semplice. Il problema è, quindi, il continuo adattamento di qualsiasi dato osservativo a questa soluzione. Ciò ha generato un modello con il 95% di tipi molto specifici di componenti oscure con proprietà ad-hoc ma anche molto altro, incluso il periodo di espansione esponenziale dell’universo con una velocità superiore a quella della luce noto come “inflazione”.

Tuttavia, anche se nessuna teoria è attualmente in grado di spiegare cosa sia l’energia oscura, ci sono osservazioni che possono essere associate all’idea speculativa di un’energia oscura, in particolare la perdita di flusso nelle supernove ad alto spostamento verso il rosso. Il Comitato Nobel ha già dimostrato di avere un debole per questa ipotesi speculativa (non ancora conferamata), assegnando il Premio Nobel per la fisica nel 2011 “per la scoperta dell’espansione accelerata dell’Universo attraverso osservazioni di supernove lontane”. Il confronto delle previsioni ottenute con e senza espansione accelerata produce una lievissima differenza di luminosità delle supernovae osservate che può essere spiegata in molti altri modi alternativi che non implicano l’introduzione di una componente di energia oscura esotica.

Di nuovo il comitato Nobel ignora semplicemente i moltissimi lavori alternativi che fioriscono nel campo della cosmologia teorica, ad esempio i tentativi di trovare soluzioni delle equazioni di campo di Einstein che includono disomogeneità o i tentativi che cercano di spiegare le varie osservazioni a scala galattica.

Questa nuova tendenza va contro la tradizione del Premio, che  generalmente è stato conservatore. Dobbiamo ricordare, ad esempio, che Einstein non ricevette il premio per nessuno dei suoi geniali sviluppi nella relatività speciale o generale, ma per l’effetto fotoelettrico, perché, tra le altre cose, i primi contributi teorici erano considerati troppo speculativi in quel momento. Neanche Hubble ha ricevuto il Premio Nobel per la scoperta dell’espansione dell’Universo, in parte a causa della mancanza di considerazione dell’astrofisica come meritevole Premio Nobel per la Fisica, ma sicuramente la scoperta dell’espansione era più importante dell’ipotesi speculativa che ci potrebbe essere un’accelerazione dell’espansione.

I tempi sono cambiati e la nuova tendenza  di assegnare il riconoscimento alle ipotesi piuttosto che alle scoperte è confermata dal Premio Nobel per la fisica del 2019: a differenza di quello del 2011, in questo caso il Premio non viene nemmeno assegnato per una scoperta ma per una carriera, qualcosa come un riconoscimento onorifico piuttosto che un premio a “la persona che avrà fatto la scoperta o l’invenzione più importante nel campo della fisica” come afferma lo statuto del premio Nobel  al punto 1.

Inoltre, il contributo di Peebles include anche l’analisi della funzione di correlazione della galassia (uno dei suoi articoli più citati) che è fondamentale per l’interpretazione dei campi di densità cosmologici e che è stata fortemente criticata a causa delle sue incoerenze di base, dando origine a dibattiti controversi. Peebles ha contribuito alla prima interpretazione della radiazione di fondo a microonde in termini di cosmologia standard, sebbene abbia svolto un ruolo secondario in essa e il premio Nobel per quella scoperta era già stato assegnato, nel 1978, a Penzias e Wilson. Quindi, potremmo chiederci di nuovo: perché quest’anno il premio Nobel è stato assegnato a Peebles? L’assegnazione del Premio Nobel a un modello così speculativo e fragile dell’universo (come probabilmente ogni modello dell’universo) può essere inteso solo come un riconoscimento sociopolitico piuttosto che un premio per una scoperta veramente fondamentale.

Pensiamo che questo sia il segno distintivo di una profonda crisi all’interno dell’istituzione del Premio e il loro attuale visione della scienza. L’assegnazione del Premio Nobel, dato il suo prestigio, influenza fortemente il grande pubblico e le nuove generazioni di scienziati, che sono portati a credere che ci sia un modello dell’universo solido come il modello della materia che ci circonda, mentre questo è davvero falso.

Molte volte abbiamo letto delle controversie sulle motivazioni politiche del Premio Nobel per la pace o per la letteratura o per il “Premio Sveriges Riksbank in Scienze economiche in memoria di Alfred Nobel” che purtroppo è noto come “Premio Nobel per l’economia“,  sebbene sia stato creato quasi un secolo dopo la morte di Alfred Nobel, che non voleva includere l’economia nella lista dei suoi premi. Il premio Nobel per la fisica sembra andare nella stessa direzione.

Infine, notiamo anche che, riguardo alla scoperta degli esopianeti, Geoffrey Marcy era un candidato naturale per condividere il Premio con Major e Queloz. Il motivo per cui è stato escluso non è affatto chiaro: forse perché è stato accusato di molestie sessuali, un fatto che non dovrebbe avere alcuna rilevanza secondo la statuto originale del Premio Nobel, che riguarda solo l’importanza di una scoperta. Una discussione sul fatto se i ricercatori che contribuiscono a scoperte eccezionali, ma che sono anche con delle ombre da un punto di vista morale o legale, dovessero o meno meritare il Premio è stata semplicemente evitata questa volta, saturando il numero massimo di persone premiate (tre, secondo il quarto punto dello statuto del Premio Nobel) una volta che Peebles è stato incluso nell’elenco. Qualunque sia la logica, dobbiamo concludere che le pressioni sociali, politiche e ideologiche hanno sicuramente svolto un ruolo importante anche nell’assegnazione del Premio Nobel per la fisica, la “Regina” della scienza.

Il Premio Nobel ha perso il suo carattere originale nel tempo per diventare più un riconoscimento sociale che un puro premio scientifico. Qualcosa come cantare “For He’s a Jolly Good Fellow” …

(Pubblicato in inglese su Science 2.0)