ecco come ci permette di studiare l’Universo | Wired Italia

Il 16 maggio 1960, il fisico statunitense Theodore Harold Maiman inventò il primo laser funzionante della storia. Per questo l’Unesco, a partire dal 2015, ha scelto proprio il 16 maggio per istituire la Giornata internazionale della Luce. L’obiettivo è quello di promuovere il ruolo fondamentale della luce nella scienza e non solo. In effetti, a ben vedere, la stragrande maggioranza di ciò che studiamo passa per la luce: è luce quella che finisce nei nostri telescopi dalle galassie più antiche; è luce quella che passa attraverso l’atmosfera di un esopianeta lontano e ci permette di conoscerne la composizione chimica; è luce quella radiazione cosmica di fondo che, sparsa ovunque nell’Universo, ci permette di risalire fino alle sue origini.

Che cos’è la luce

Luce è in sostanza un sinonimo di radiazione elettromagnetica. Si propaga grazie a particelle prive di massa note come fotoni, pacchetti (quanti) di luce che viaggiano nel cosmo manifestando al contempo caratteristiche di onde e di particelle. La loro propagazione avviene nel vuoto a 299.792.458 metri al secondo, una velocità che rimane invariata sempre e comunque, e non a caso è una delle costanti fondamentali dell’Universo. Tale velocità cambia, riducendosi, quando la luce passa attraverso un cosiddetto mezzo di trasmissione, sia esso l’aria l’acqua o il vetro. La luce può essere emessa da molti processi diversi, perché rappresenta uno dei modi con cui si può liberare energia a seguito dei più svariati fenomeni celesti e non solo. Per esempio la luce delle stelle è emessa dalle reazioni termonucleari che avvengono al loro interno e che controbilanciano la forza di gravità. La luce può inoltre interagire con la materia, venendone riflessa, assorbita o deviata nella sua direzione. Studiare questi fenomeni ci permette di accedere alle informazioni su quella materia o sulle sorgenti che l’hanno generata.

Lo spettro della luce

Come per tutte le onde, una delle proprietà fondamentali della luce è la frequenza. Questa proprietà indica quanto rapidamente l’onda elettromagnetica oscilla, e quindi anche quanto è energetica: frequenza maggiore significa che la luce trasporta una maggiore quantità di energia, frequenza inferiore significa che è inferiore anche l’energia. Ecco perché spesso si parla di fenomeni più energetici, se li osserviamo alle frequenze più alte, o fenomeni meno energetici se andiamo a frequenze più basse. Onde radio, microonde, infrarosso, visibile, ultravioletto, raggi X e raggi gamma: sono le varie regioni di frequenza del cosiddetto spettro elettromagnetico. I nostri occhi, per definizione, possono osservare solo la porzione visibile dello spettro (che corrisponde ai colori dell’arcobaleno). Tutte le altre frequenze le possiamo osservare solo tramite opportuni filtri e strumenti che raccolgono la luce e la convertono in dati numerici. Una bella fortuna poterlo fare, perché se ci limitassimo alla sola luce visibile, ci perderemmo la maggior parte dei fenomeni fisici che avvengono nel cosmo.