Nel 1900, così va la storia, il fisico di spicco Lord Kelvin si rivolse alla British Association for the Advancement of Science con queste parole:"Non c'è niente di nuovo da scoprire in fisica ora".

Quanto si sbagliava. Il secolo successivo capovolse completamente la fisica. Un numero enorme di scoperte teoriche e sperimentali ha trasformato la nostra comprensione dell'universo, e il nostro posto al suo interno.

Non aspettarti che il prossimo secolo sia diverso. L'universo ha molti misteri che devono ancora essere svelati e le nuove tecnologie ci aiuteranno a risolverli nei prossimi 50 anni.

La prima riguarda i fondamenti della nostra esistenza. La fisica prevede che il Big Bang abbia prodotto quantità uguali della materia di cui sei fatto e qualcosa chiamato antimateria. La maggior parte delle particelle di materia ha un gemello di antimateria, identico ma con carica elettrica opposta. Quando i due si incontrano, si annientano a vicenda, con tutta la loro energia convertita in luce.

Ma l'universo oggi è fatto quasi interamente di materia. Allora, dove è finita tutta l'antimateria?

Il Large Hadron Collider (LHC) ha offerto alcune informazioni su questa domanda. Si scontra protoni a velocità inimmaginabili, creando particelle pesanti di materia e antimateria che decadono in particelle più leggere, molti dei quali non erano mai stati visti prima.

LHC ha dimostrato che materia e antimateria decadono a velocità leggermente diverse. Questo fa parte, ma non del tutto, del modo di spiegare perché vediamo un'asimmetria in natura.

Il problema è che rispetto alla precisione a cui i fisici sono abituati, l'LHC è come giocare a ping pong con una racchetta da tennis. Poiché i protoni sono costituiti da particelle più piccole, quando si scontrano, le loro interiora vengono spruzzate dappertutto, rendendo molto più difficile individuare nuove particelle tra i detriti. Ciò rende difficile misurare con precisione le loro proprietà per ulteriori indizi sul perché sia ​​scomparsa così tanta antimateria.

Tre nuovi collisori cambieranno il gioco nei prossimi decenni. Il principale tra questi è il Future Circular Collider (FCC), un tunnel di 100 km che circonda Ginevra, che utilizzerà l'LHC di 27 km come scalo di alaggio. Al posto dei protoni, i collisori schiacceranno insieme gli elettroni e le loro antiparticelle, positroni, a velocità molto più elevate di quelle che l'LHC potrebbe raggiungere.

A differenza dei protoni, elettroni e positroni sono indivisibili, quindi sapremo esattamente cosa stiamo scontrando. Saremo anche in grado di variare l'energia alla quale i due si scontrano, per produrre particelle di antimateria specifiche, e misurare le loro proprietà, in particolare il modo in cui decadono, in modo molto più accurato.

Queste indagini potrebbero rivelare una fisica completamente nuova. Una possibilità è che la scomparsa dell'antimateria possa essere correlata all'esistenza della materia oscura, le particelle finora non rilevabili che costituiscono un enorme 85% della massa dell'universo. L'assenza di antimateria e la prevalenza della materia oscura si devono probabilmente alle condizioni presenti durante il Big Bang, quindi questi esperimenti sondano proprio le origini della nostra esistenza.

È impossibile prevedere come le scoperte ancora nascoste degli esperimenti sui collisori cambieranno le nostre vite. Ma l'ultima volta che abbiamo guardato il mondo attraverso una lente d'ingrandimento più potente, abbiamo scoperto le particelle subatomiche e il mondo della meccanica quantistica, che stiamo attualmente sfruttando per rivoluzionare l'informatica, medicina e produzione di energia.

Non più solo?

Altrettanto resta da scoprire su scala cosmica, non ultima l'annosa questione se siamo soli nell'universo. Nonostante la recente scoperta di acqua liquida su Marte, non ci sono ancora prove di vita microbica. Anche se trovato, l'ambiente ostile del pianeta significa che sarebbe incredibilmente primitivo.

La ricerca della vita sui pianeti di altri sistemi stellari finora non ha dato i suoi frutti. Ma l'imminente James Webb Space Telescope, lancio nel 2021, rivoluzionerà il modo in cui rileviamo gli esopianeti abitabili.

A differenza dei telescopi precedenti, che misurano l'inclinazione della luce di una stella quando un pianeta in orbita le passa davanti, James Webb utilizzerà uno strumento chiamato coronografo per bloccare la luce di una stella che entra nel telescopio. Funziona più o meno allo stesso modo dell'uso della mano per impedire alla luce solare di entrare nei tuoi occhi. La tecnica consentirà al telescopio di osservare direttamente piccoli pianeti che normalmente sarebbero sopraffatti dal bagliore luminoso della stella su cui orbitano.

Non solo il telescopio James Webb sarà in grado di rilevare nuovi pianeti, ma sarà anche in grado di determinare se sono in grado di sostenere la vita. Quando la luce di una stella raggiunge l'atmosfera di un pianeta, determinate lunghezze d'onda vengono assorbite, lasciando spazi vuoti nello spettro riflesso. Proprio come un codice a barre, queste lacune forniscono una firma per gli atomi e le molecole di cui è composta l'atmosfera del pianeta.

Il telescopio sarà in grado di leggere questi "codici a barre" per rilevare se l'atmosfera di un pianeta ha le condizioni necessarie per la vita. Tra 50 anni, potremmo avere obiettivi per future missioni spaziali interstellari per determinare cosa, o chi, potrebbe vivere lì.

Più vicino a casa, la luna di Giove, Europa, è stato identificato come un luogo nel nostro sistema solare che potrebbe ospitare la vita. Nonostante la sua temperatura fredda (-220°C), le forze gravitazionali del pianeta ultra-massiccio intorno al quale orbita possono far scorrere l'acqua sotto la superficie sufficientemente da impedirne il congelamento, rendendolo una possibile dimora per la vita microbica o addirittura acquatica.

Una nuova missione chiamata Europa Clipper, previsto per il lancio nel 2025, confermerà se esiste un oceano sotto la superficie e identificherà un sito di atterraggio adatto per una successiva missione. Osserverà anche getti di acqua liquida sparati dalla superficie ghiacciata del pianeta per vedere se sono presenti molecole organiche.

Che si tratti dei più piccoli elementi costitutivi della nostra esistenza o della vastità dello spazio, l'universo conserva ancora una serie di misteri sul suo funzionamento e sul nostro posto al suo interno. Non svelerà facilmente i suoi segreti, ma è probabile che l'universo sembrerà fondamentalmente diverso tra 50 anni.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.