Quella pecora nera

Tre fisici sperimentali, un astrofisico, un fisico della materia e uno delle particelle, sono in viaggio su un treno verso un congresso. Stanno attraversando la Scozia e i tre ammirano il paesaggio in religioso silenzio quando il treno attraversa un gregge al pascolo e tra le mille e mille pecore bianche ne spicca una nera. L'astrofisico subito esclama: in Scozia le pecore sono nere! Prontamente il fisico della materia lo corregge dicendo: in Scozia esiste una pecora nera. Ma il fisico delle particelle, con il suo fare un po' spocchioso, si preoccupa di aggiungere: in Scozia esiste una pecora di cui almeno un lato è nero. 

Questa consumata barzelletta per fisici, che assolutamente non ha la minima pretesa di risultare divertente per chi non è fisico - chissà poi perché i fisici delle barzellette vanno ai congressi sempre in treno e le pecore al pascolo si dispongono sempre di profilo - mi serve per spiegarvi che non tutti i fisici sono uguali e che la loro visione della realtà dipende fortemente dalla quantità e dalla qualità dei dati sperimentali che costantemente analizzano.


L'approccio dell'astrofisico

Partiamo dall'astrofisico. Questa tipologia di fisici vorrebbe capire come funziona il mondo guardandolo nel suo complesso e nella sua più immensa varietà. Gli astrofisici in genere hanno a disposizione una grandissima quantità di dati sperimentali, basti pensare che le stelle sono milioni di miliardi e forse più, ma è un po' come cercare un ago in infiniti pagliai. Quello che capita spesso è che a furia di rovistare con le mani nella paglia si viene punti da qualcosa che potrebbe essere un ago oppure, più semplicemente, un filo di paglia secca e appuntito. L'astrofisico, attento come è a tutte le cose che emergono dallo sfondo, nota per primo la pecora nera e cerca di generalizzare al massimo il proprio modello, giungendo spesso a conclusioni errate e contraddittorie che però difficilmente potranno essere smentite. In fondo nessuno di noi, nemmeno nel futuro più remoto, deciderà di pianificare un viaggio interstellare per verificare la vera natura delle galassie con buchi neri super massivi. Possiamo dire che l'astrofisico ha una grande quantità di dati, la cui qualità però è generalmente estremamente bassa, e le poche informazioni che sembrano essere di buona qualità devono essere sfruttate al massimo.

Una pecora anomala

Ci sono i fisici della materia, quelli che si preoccupano di scoprire il funzionamento del mondo guardando gli effetti macroscopici che avvengono su elementi macroscopici. Sono una buona via di mezzo tra gli astrofisici e i particellari e anche se a volte si occupano di particelle, loro sono interessati ad osservare i comportamenti complessivi - macroscopici appunto - piuttosto che ogni singola interazione. I fisici della materia basano le loro ricerche su una piccola quantità di dati, ma di altissima qualità, prendendo per esempio tipologie di eventi ben note e di cui è possibile spiegare tutto. Un esempio è l'effetto Zeeman, ovvero la spiegazione quantistica dell'interazione di campi magnetici esterni con le linee spettrali di specie atomiche: quando i fisici iniziarono ad occuparsi dal fenomeno partirono dall'osservazione dell'atomo meglio conosciuto e anche il più diffuso nell'universo, l'idrogeno. In base ai risultati ottenuti, svilupparono una completa teoria a riguardo che prontamente andarono a verificare anche su altri elementi. Per tornare al nostro esempio bucolico, è un po' come se per spiegare le pecore partissimo dal tipico caso di pecora bianca che tutti conosciamo e poi andiamo a confrontarla con tutte le altre pecore che incontriamo. Immaginate che sorpresa quando Zeeman e soci si imbatterono nella prima pecora nera! La sorpresa fu talmente grande che dovettero nominare questa categoria di eventi come effetto Zeeman anomalo, anche se di fuori dal normale non aveva assolutamente nulla, era solo la loro teoria, bella ma incompleta, che non ne prevedeva l'esistenza. Morale della favola: avere dati di alta qualità, non sempre permette di fare affermazioni corrette su una grande quantità di fenomeni.

Il numero delle zampe

Passiamo all'ultimo esemplare di fisico sperimentale: il particellare. Questo ha la presunzione di voler spiegare l'intero universo partendo da sui costituenti più elementari, ovvero le particelle sub-atomiche. L'approccio è diametralmente opposto a quello dell'astrofisico e per questo è necessario costruire giganteschi esperimenti sulla terra per ricreare quelle condizioni estreme in cui tali fenomeni avvennero agli inizi dei tempi. Questi esperimenti sono una vera e propria fabbrica di dati, continuano perennemente a generarne senza stancarsi mai e sono molto spesso di altissima qualità. Diventa così necessario suddividersi il lavoro facendo sì che alcuni fisici per tutta la loro vita si occuperanno solo di studiare le caratteristiche peculiari di quelle poche pecore di cui uno e un solo lato del vello è nero. E la cosa divertente è che potreste trovare un articolo intitolato: Misura sperimentale del numero delle zampe nelle pecore con il vello maculato che pascolano in Scozia. E ancora sorprendente sarebbe scoprire che l'autore della pubblicazione giunge alla conclusione che N, il numero delle zampe, è 4 più o meno 10^-3. In fondo tutti sanno che il numero delle zampe delle pecore non dipende dal colore della loro lana, ma i fisici delle particelle vogliono a tutti i costi verificare che l'ipotesi è corretta, perché se anche solo trovassero un leggero deficit nel numero delle zampe, questo potrebbe indicare una falla nella teoria del quasi tutto, rivelando scenari aperti per scampoli di nuova fisica. I particellari possono permettersi questo tipo di speculazioni perché si fidano ciecamente della qualità dei loro dati, ma attenzione a non prendere fischi per fiaschi perché un piccolo errore di calibrazione può portare ad articoli tipo:
Evidenze sperimentali di supersimmetria.., quando in realtà è solo un rivelatore difettoso!

E tu quale fisico sei?