Cos’è la “radiazione di Hawking” – il più importante contributo di Stephen Hawking alla scienza

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Stephen Hawking è morto a 76 anni, ieri 14 Marzo 2018. Le sue condizioni di salute, compromesse a ventuno anni da una rara forma di SLA, erano andate peggiorando nell’ultimo anno. Già un influente fisico teorico, diventò molto famoso presso il grande pubblico dopo aver pubblicato il bestseller Dal Big Bang ai Buchi Neri (in originale A Brief History of Time) nel 1988. Ma quale eredità scientifica lascia dopo la sua scomparsa?

Hawking è stato uno dei maggiori studiosi della Relatività Generale di Einstein nel secondo Novecento. Ha partecipato tanto al rinnovamento degli strumenti matematici della teoria, quanto all’esplorazione delle conseguenze fisiche che si dischiudevano con questi nuovi strumenti. In particolare si è dedicato a due degli aspetti oggi più popolari: la natura dei buchi neri e l’origine dell’Universo. Con i suoi libri si è molto adoperato per popolarizzare questi argomenti affinché destassero curiosità fuori dalla cerchia degli specialisti.

Il contributo più importante alla teoria dei buchi neri è la “radiazione di Hawking”, che porta il suo nome. Hawking scoprì che i buchi neri tendono ad “evaporare” emettendo una tenue radiazione termica, via via fino a scomparire del tutto. Questo risultato ebbe un grande impatto perché dimostrava che, al contrario di quanto si pensava, i buchi neri non sono del tutto neri, ma emettono particelle sottoforma di radiazione. Secondo le previsioni teoriche però la radiazione sarebbe così debole – e quindi l’evaporazione così lenta – che gli attuali strumenti di osservazione non ne permetterebbero la misura. Perciò non ne esiste al momento una conferma sperimentale.

Un secondo risultato di notevole importanza è il “Teorema dell’area”, che si applica quando due buchi neri si fondono o quando un buco nero risucchia un qualsiasi altro oggetto. Secondo il Teorema dell’area il risultato di questi processi sarà sempre un nuovo buco nero – già questo un fatto di notevole rilevanza astrofisica. Inoltre il buco nero finale avrà sempre un’area maggiore di quelle dei buchi neri iniziali. Probabilmente nel prossimo futuro sarà possibile testare sperimentalmente il teorema dell’area, attraverso le osservazioni delle onde gravitazionali.

Ancora, insieme al matematico Roger Penrose, Hawking dimostrò i cosiddetti “Teoremi della singolarità”. Secondo questi teoremi, in condizioni normali, l’Universo cominciò necessariamente con un Big Bang, cioè con tutta la materia concentrata in un singolo punto. L’importanza dei teoremi della singolarità sta nell’avere dimostrato che il Big Bang  è una proprietà generale della Relatività, mentre prima si dubitava che fosse un artificio dovuto alle eccessive semplificazioni del modello matematico. Oggi però la comunità dei fisici è molto cauta sulla realtà del Big Bang, non perché i teoremi di Hawking siano sbagliati, ma perché si è capito che nel lontano passato l’Universo non si trovava in condizioni normali.

Quelli che abbiamo elencato sono solo i contributi più rappresentativi. È improbabile, come si è detto qua e là sull’onda della benevolenza, che egli sia stato il più grande fisico dello scorso secolo (lo si dice spesso anche di Einstein e di Feynman, quindi sarà il caso di mettersi d’accordo!), ammesso che simili paragoni abbiano senso. Il Novecento è stato un secolo lungo dal punto di vista del progresso scientifico, ma nella sua ampiezza a Stephen Hawking spetta sicuramente uno dei posti di rilievo.

Costantino Pacilio

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