Il 9, un evento cosmico di proporzioni inaudite ha catturato l’attenzione degli scienziati di tutto il mondo. Un lampo gamma, soprannominato BOAT (Brightest Of All Time), ha rilasciato un’enorme quantità di energia, tra cui un fotone ad altissima energia che ha viaggiato per oltre due miliardi di anni luce prima di raggiungere la Terra. Questo fotone, rilevato dall’esperimento Carpet presso l’Osservatorio del Baksan nel Caucaso russo, ha sfidato le leggi della fisica conosciuta, ponendo una domanda intrigante: come ha fatto a sopravvivere a un viaggio così lungo?
Secondo le leggi della fisica attuale, un fotone con un’energia così elevata non avrebbe dovuto riuscire a percorrere una distanza così vasta senza interagire con la radiazione cosmica di fondo, il residuo luminoso del Big Bang che permea l’universo. Tuttavia, il fotone è arrivato fino a noi, sollevando interrogativi su ciò che sappiamo dello spazio-tempo e delle leggi fondamentali dell’universo.
La scoperta del fotone ad altissima energia
Il lampo gamma GRB 221009A, noto come BOAT, è stato il più luminoso mai osservato. Tra i numerosi fotoni rilasciati dall’esplosione, uno in particolare ha attirato l’attenzione degli scienziati: un fotone con un’energia di circa 300 teraelettronvolt (TeV). Questo fotone, rilevato dall’esperimento Carpet, ha viaggiato per oltre due miliardi di anni luce prima di raggiungere la Terra, sfidando le leggi della fisica conosciuta.
Secondo le leggi della fisica attuale, un fotone con un’energia così elevata avrebbe dovuto interagire con la radiazione cosmica di fondo, trasformandosi in altre particelle e scomparendo molto prima di raggiungere la Terra. Tuttavia, il fotone è arrivato fino a noi, sollevando interrogativi su ciò che sappiamo dello spazio-tempo e delle leggi fondamentali dell’universo.
Le ipotesi per spiegare il fenomeno
Per spiegare come il fotone abbia potuto sopravvivere a un viaggio così lungo, gli scienziati hanno considerato diverse ipotesi. Una delle prime ipotesi è stata quella delle particelle simili agli assioni (axion-like particles ALP), particelle ipotetiche estremamente leggere che potrebbero trasformarsi temporaneamente in fotoni durante il viaggio attraverso l’universo. Tuttavia, questa ipotesi non è riuscita a spiegare completamente il fenomeno del fotone da 300 TeV.
Un’altra ipotesi considerata dagli scienziati è quella di una possibile violazione dell’invarianza di Lorentz, una delle proprietà fondamentali della relatività speciale di Einstein. Secondo alcuni modelli di gravità quantistica, alle energie più estreme questa proprietà potrebbe modificarsi leggermente, cambiando il modo in cui i fotoni si propagano nello spazio. In questo scenario, il fotone avrebbe potuto evitare le interazioni che, secondo la fisica standard, lo avrebbero distrutto durante il viaggio, rendendo l’universo più ‘trasparente’ per queste energie eccezionali.
Le osservazioni a supporto della teoria
Il modello proposto dagli scienziati non solo spiega come il fotone sia riuscito a raggiungere la Terra, ma prevede anche un secondo effetto osservabile. Secondo i calcoli, il fotone da 300 TeV dovrebbe arrivare circa un’ora dopo quelli meno energetici rivelati dall’osservatorio cinese LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory). Ed è proprio ciò che è stato osservato, fornendo un ulteriore supporto alla teoria.
Se questa ipotesi fosse confermata da future osservazioni, l’universo diventerebbe un laboratorio naturale per studiare la gravità quantistica a energie enormemente superiori a quelle raggiungibili da qualsiasi acceleratore costruito sulla Terra. Questo potrebbe aprire nuove strade per la comprensione delle leggi fondamentali dell’universo e delle interazioni tra gravità e fenomeni quantistici.
La scoperta del fotone ad altissima energia e la sua sopravvivenza a un viaggio di due miliardi di anni luce rappresentano una sfida alle leggi della fisica conosciuta. Tuttavia, questa sfida potrebbe anche rappresentare un’opportunità per approfondire la nostra comprensione dell’universo e delle sue leggi fondamentali. Gli scienziati continuano a studiare il fenomeno, cercando di trovare spiegazioni sempre più precise e dettagliate.
