L’accuratezza degli strumenti e le tecniche impiegate furono adeguati?

L’eclisse del 1919: un esperimento di grande delicatezza

Note a complemento dell’articolo di D. Kennefick: “Testing Relativity from the 1919 Eclipse – a Question of Bias”

Genera segnalibro - Condividi

1. Introduzione

Le polemiche intorno alla correttezza dell’esperimento del 1919 sulla deflessione della luce al passaggio in prossimità del Sole, concepito per discriminare fra la teoria classica della gravità di Newton e la nuova relatività generale di Einstein non si sono mai sopite [1]. Anche recentemente la questione è stata riesaminata [2,3,4] con una dettagliata descrizione sia delle tecniche di riduzione dei dati impiegate che con un esame approfondito degli atteggiamenti degli astronomi nei confronti dei problemi inattesi che si presentarono nella conduzione dell’esperimento. I sostenitori della sostanziale correttezza dell’esperimento [2,4] tentano di dimostrare che è falsa l’accusa ricorrente che i risultati che non verificavano la nuova teoria di Einstein furono deliberatamente scartati, e sostengono che l’accuratezza degli strumenti e delle tecniche impiegate erano adeguati allo scopo; inoltre forniscono giustificazioni logiche sul punto più delicato, l’avere scartato un consistente gruppo di dati. Si ritiene utile presentare qui tutte le informazioni disponibili che non appaiono negli articoli citati in relazione alla strumentazione impiegata, alla accuratezza che sarebbe stata necessaria e a quella che in effetti fu, e tutti i dettagli sperimentali di cui si è a conoscenza per valutare quanto le polemiche che seguirono – e che seguono – siano o meno giustificate.

(Nota della Redazione: questo articolo è apparso su La Fisica della Scuola, XLIII,1,2010.  LFnS è la rivista trimestrale dell'associazione per l'Insegnamento della Fisica)

2. le spedizioni

Per l’impresa dell’eclisse del 29 Maggio 1919 fu richiesto al Comitato Governativo inglese per la ricerca dell’epoca, e concesso, un finanziamento di 100 Sterline per gli strumenti e di 1000 Sterline per i viaggi e altre spese.

A causa del poco tempo a disposizione fra la fine delle ostilità della Prima Guerra Mondiale e il tempo limite per la partenza, che avvenne nel Febbraio, i preparativi dovettero essere affrettati.

L’equipe di Greenwich, costituita dagli astronomi Crommelin e Davidson fu inviata da Dyson, astronomo reale e direttore dell’Osservatorio Reale di Greenwich, a Sobral, nel Nord del Brasile. Il lavoro sull’eclisse, che con la sua durata di 410 secondi era una delle più lunghe, venne svolto in condizioni favorevoli, anche grazie alla collaborazione logistica degli astronomi brasiliani. La Figura 1 mostra tutti i partecipanti all’eclisse brasiliana.

(...) 

per leggere l'articolo intero scarica il file pdf, in questa pagina, in alto a destra

3. gli strumenti

Gli strumenti principali sui quali le spedizioni facevano affidamento erano i tubi astrografici. I telescopi astrografici sono strumenti adatti per fotografare porzioni di cielo assai più ampie di quelle ottenibili con i telescopi e sono quindi gli strumenti ideali per le eclissi. Per le spedizioni furono velocemente approntati dei tubi di acciaio smontabili in due parti e adattati agli obiettivi di 3,43 m di lunghezza focale e del diametro di 25 cm smontati dagli osservatori di Oxford e di Greenwich. Poiché nelle lontane locazioni scelte per le riprese non sarebbe stato possibile disporre dei sistemi per il puntamento di tubi così lunghi e pesanti, fu deciso di tenere fissi gli strumenti e di effettuare l’inseguimento del campo di ripresa per mezzo di celostati.

Figura 2. Le stelle che entravano nel campo utile per la fotografia nei due strumenti. Il rettangolo inclinato indica il campo delle Iadi fotografabile sulle lastre da 20 x 25 con il telescopio, mentre il quadrato indica il campo registrabile sulle lastre di 16 x 16 cm dello strumento astrografico.

Questi sono specchi di opportuno diametro che vengono lentamente ruotati per mezzo di un sofisticato e precisissimo dispositivo meccanico ad orologeria attorno ad un asse da determinare con la più grande precisione. Una precauzione presa all’ultimo momento fu quella di portare a Sobral anche un telescopio dato in prestito dal Padre Cotie, un religioso dell’Accademia Reale Irlandese, costituito da un tubo di legno a sezione quadrata dotato di un obiettivo da 10 cm di diametro e 5,8 m di lunghezza focale, da usare come riserva.

(...) 

per leggere l'articolo intero scarica il file pdf, in questa pagina, in alto a destra

4. considerazioni sulle riprese e sulle tecniche fotografiche

A Sobral durante i quasi 7 minuti della totalità dell’eclisse vennero esposte 19 lastre nello strumento astrografico, con tempi di posa alternati di 5 e di 10 secondi, e 8 lastre nel telescopio, queste con il tempo di posa di 28 secondi. Il numero di stelle utili su ogni lastra era fra le 5 e le 7 stelle. Due mesi dopo, dal 10 al 17 Luglio, a Sobral furono esposte le lastre di confronto dello stesso campo stellare: 17 lastre con lo strumento astrografico e 8 con il telescopio. Gli strumenti erano stati lasciati esattamente nelle stesse posizioni. Una delle lastre del 17 Luglio fu ripresa “attraverso il vetro”, cioè con l’emulsione dalla parte opposta rispetto all’obiettivo, ed è indicata come “scale plate”, lastra di scala. Essa costituì la lastra di confronto per tutte le altre, sia quelle dell’eclisse che quelle di riferimento. Questo è un espediente ingegnoso: le lastre di lavoro possono essere messe a contatto diretto, emulsione contro emulsione con la lastra di scala, annullando così l’errore di parallasse dei micrometri nelle determinazioni attraverso lo spessore del vetro.

Figura 3. Questa è una riproduzione a mezzi toni di una delle negative riprese a Sobral, Brasile, con il telescopio con l’obiettivo da 10 cm., nella quale sono indicate, fra coppie di trattini orizzontali, le posizioni delle stelle. La lastra ha il formato di 20 e 25 cm. Questa immagine dell’eclisse è l’unica riportata nel rapporto finale congiunto [5].

(...) 

per leggere l'articolo intero scarica il file pdf, in questa pagina, in alto a destra

5. i risultati complessivi

Riportiamo i risultati finali dell’esperimento. I valori medi pesati della deflessione su tutti i dati disponibili sono i seguenti [5]:

 

Da Sobral con il telescopio: δ = 1”, 98 ± 0”,12

Da Sobral, con lo strumento astrografico: δ = 0”,93 (nessun errore riportato)

Da Principe, con lo strumento astrografico: δ = 1”,61 ± 0”,30

Valore calcolato con la relatività generale: δ = 1”,75

Il valore di 0”,93 è quello che fu scartato.

6. conclusioni

Una delle previsioni della relatività generale, la deflessione della luce nell’attraversamento dei campi gravitazionali, è stata confermata da innumerevoli fatti sperimentali. La deflessione della luce in prossimità del Sole è stata misurata nel corso dei decenni con precisione crescente in altre eclissi. I radioastronomi sono ora in grado di misurare con grande accuratezza la deflessione delle emissioni radio provenienti da lontane quasar che passano dietro il Sole più volte durante ogni anno. Fenomeni macroscopici impressionanti sono le “lenti gravitazionali” per le quali la deflessione avviene in modo clamorosamente evidente, Figura 5. Tuttavia, per quanto abbiamo visto, il primo tentativo pionieristico di verifica del fenomeno avvenne in condizioni talmente al limite delle possibilità tecniche, sperimentali e ambientali che le polemiche che continuarono a verificarsi in relazione alla validità dei risultati appaiono assai giustificate. Polemiche che, come abbiamo visto, anche dopo 90 anni non accennano a placarsi, tanto che continuano ad apparire lavori di rianalisi e di messa a punto dell’intera questione (compreso questo!).

(...) 

per leggere l'articolo intero scarica il file pdf, in questa pagina, in alto a destra

bibliografia

[1] Vedi, per esempio, uno fra tutti: J.R. Minkel: “Did Researchers Cook Data from the First Test of General Relatività?, Scientific American March 2008.

[2] D. Kennefick: “Testing Relativity from the 1919 Eclipse – a Question of Bias”, Physics Today March 2009

[3] G. Benegiamo: “Un’eclisse molto relativa”, L’Astronomia Anno XXIX n. 296 e anche in: http://www.castfvg.it/articoli/storia/Eddington.htm

[4] P. Coles: “Einstein, Eddington and the 1919 Eclipse”, ASP Conference Series

Vol. 252, 27 Feb. 2001. arXiv:astro-ph/0102462v1

[5] Il rapporto finale congiunto degli autori dell’esperimento è: F.W. Dyson, F.R.S, A.S. Eddington, F.R.S and C. Davidson, : "A Determination of the Deflection of Light by the Sun's Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of May 29, 1919". Phil. Trans. Roy. Soc. A 220: 291–333. doi:10.1098/rsta.1920.0009. L’articolo di 46 pagine in formato PDF può essere scaricato dal sito: http://astro.if.ufrgs.br/univ/291.full.pdf

 

vai avanti di una paginatorna indietro di una pagina
cultura  |  divulgazione scientifica  |  fisica  |  guido  |  aggiungi un commento

Logo e suggerimenti grafici: Emilie Barret - HTML : Nino Martino - Sviluppo del sistema di gestione dei contenuti (CMS): Roberto Puzzanghera

| login