Perché la gravità è il problema più imbarazzante della fisica

C’è una cosa che suona assurda: non sappiamo con precisione quanto è forte la gravità.

Sappiamo che esiste, certo. La sentiamo ogni giorno. Tiene attaccati i nostri piedi al suolo, fa girare i pianeti e plasma l’universo intero. Eppure, se chiedi ai fisici il valore esatto della costante gravitazionale — quella famosa “G grande” — le risposte non coincidono sempre. Dipende dal laboratorio.

È come se dieci cuochi dovessero pesare la stessa dose di farina e ottenessero ogni volta un risultato leggermente diverso. Solo che qui non si parla di cucina, ma di fisica fondamentale.

Troppo forte per ignorarla, troppo debole per misurarla

Il paradosso è questo: la gravità governa tutto, eppure è la forza più debole tra quelle che conosciamo.

Basta un piccolo magnete da frigorifero per sollevare una graffetta, vincendo l’attrazione di un pianeta intero. Un oggetto minuscolo batte la Terra. Questo rende la misurazione della gravità una sfida enorme in laboratorio.

Per rilevare l’attrazione tra due masse piccole, gli scienziati devono catturare una forza debolissima, paragonabile al peso di un granello di sabbia su un campo da calcio. Solo che è ancora più sottile. Per questo, anche dopo oltre due secoli di tentativi, i valori ottenuti continuano a differire tra un esperimento e l’altro. Le discrepanze sono minuscole, dell’ordine di una parte su diecimila, ma superano comunque l’errore sperimentale atteso.

Il fisico che ha deciso di non sapere

Stephan Schlamminger, ricercatore al National Institute of Standards and Technology, ha passato dieci anni a inseguire questo problema. Insieme al suo team ha replicato un esperimento francese del 2007, ma con una precauzione in più: ha voluto evitare ogni possibile influenza del risultato atteso.

Per farlo ha chiesto a un collega, Patrick Abbott, di modificare segretamente parte dei dati, sottraendo un valore nascosto. Solo Abbott sapeva qual era. Schlamminger ha lavorato per anni senza conoscere il risultato finale. Come risolvere un rompicapo a occhi chiusi.

La busta che ha cambiato tutto

Il momento della verità era previsto per il 2022. Schlamminger avrebbe aperto la busta, scoperto il valore segreto e confrontato il suo risultato con quello francese. Poi ha capito che gli effetti della pressione atmosferica potevano falsare le misure. Ha rimandato tutto di due anni.

Nel luglio 2024, durante una conferenza in Colorado, la busta è stata finalmente aperta. Il valore era negativo e abbastanza grande da confermare che l’esperimento funzionava. Ma era anche troppo grande. I risultati non coincidevano.

Una discrepanza piccola ma inquietante

Dopo ulteriori analisi, il team di Schlamminger ha pubblicato il suo valore: 6.67387 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻². Era inferiore del 0,0235 % rispetto alla misura francese.

Una differenza così piccola non cambia niente nella vita di al giorno. Non modifica il nostro peso. Ma nella fisica fondamentale, dove le costanti sono note con sei o sette cifre significative e i valori concordano molto meglio, questa discrepanza fa suonare un campanello d’allarme.

Che cosa c’è dietro?

Nessuno sa ancora spiegare il problema. Forse sono errori sperimentali ancora nascosti. Forse i dispositivi hanno bias impercettibili. O forse, ed è l’ipotesi più intrigante, la nostra comprensione della gravità è ancora incompleta.

Gli esperimenti usano una bilancia di torsione: un filo sottile che si drede quando le masse si attraggono. Misurare il twist è semplice in teoria, ma richiede di controllare temperatura, vibrazioni, umidità e pressione. Ogni piccolo fattore può spostare il risultato.

Schlamminger ha dedicato dieci anni a questo lavoro e ha ancora trovato una differenza. Questo dice quanto sia difficile risolvere il problema.

E ora che succede?

I fisici continueranno a misurare. Nuovi laboratori useranno apparecchiature più sofisticate. I dati verranno confrontati e discussi. Prima o poi qualcuno troverà la causa, o emergerà qualcosa di nuovo.

Nel frattempo, uno dei numeri fondamentali della fisica rimane incerto. E questo, per alcuni, è un problema. Per altri, è una promessa.