Leonardo da Vinci aveva un cruccio, una cosa proprio non gli andava giù. Aristotele insegnava che ogni oggetto ha il suo luogo naturale, in cui risiede, o in cui vuole tornare se per qualche ragione ne è stato allontanato. I corpi solidi e massicci riposano a terra, quelli leggeri e aeriformi salgono in cielo. Nella rudimentale esperienza scientifica che poteva fare ai suoi tempi – non era ancora arrivato Galileo a spiegare come si esegue correttamente un esperimento – questa regola non sembrava tollerare eccezioni. Sasso? Massiccio, a terra. Fuoco? Etereo, in cielo. E così via per tutto ciò che si poteva osservare. O quasi… Scrive Leonardo nei suoi appunti: «La Luna, densa e grave, densa e grave! Come sta la Luna?».

Immaginiamo il tormento del genio: la Luna è roccia, ne abbiamo tante prove, solida roccia. Ma… allora, come fa a stare lassù? Perché non cade sulla Terra, come farebbe ogni roccia che si rispetti? È vero, anche la polvere solida talvolta è sollevata da un turbine. Tuttavia non può restare indefinitamente in aria e, quando cessa l’azione del vento, ricade nel posto che gli compete, al suolo. Invece la Luna, enormemente più grande di una minuta particella di polvere e, quindi, alla stregua di un masso, insensibile anche alle folate più intense, resta sospesa nel cielo. Che abbia ragione chi afferma che sono gli angeli del Primo Cielo Mobile a sostenerla e spingerla intorno alla Terra? Leonardo non era tipo da credere a influssi mistici sulla materia inerte, però, per quanto si sforzasse, non riusciva proprio a trovare una valida spiegazione alternativa.

Sono certo che avrebbe scambiato con gioia il castello di Amboise per poter parlare un quarto d’ora con Galileo o Keplero. Per certi uomini, una parola di verità vale più di tutti i beni venali del mondo. Sì, ma che c’entra con la materia oscura? Abbiate dieci righe di pazienza e lo saprete. Perché Leonardo era così angustiato? Perché credeva fermamente che la legge che regola il moto dei corpi dovesse essere universale. La Luna non poteva perciò fare eccezione. La legge aristotelica a cui si ispirava era sbagliata, ma più che la fede sulla correttezza di questa legge, Leonardo aveva fede nell’esistenza di una legge. Se gli avessero proposto una legge diversa da quella di Aristotele, che abbracciasse rocce e polvere, aria e fuoco – e la Luna – e desse conto di tutti i loro comportamenti, l’avrebbe sicuramente accolta con entusiasmo. L’importante era che ci fosse una sola legge: la legge di Dio nell’alto dei cieli, la legge degli uomini nei tribunali, la legge di Natura nel mondo della materia bruta.

I fisici moderni condividono con Leonardo l’aspirazione e la fiducia che tutti i fenomeni dello stesso tipo siano governati da un’unica legge universale, ovvero, in termini moderni, da una sola equazione che esprime tale legge. Per l’attrazione reciproca dei corpi, terreni o celesti, e per il loro movimento è la legge di gravitazione universale di Newton. Niente più luoghi di elezione come voleva Aristotele e niente più angeli, come proclamavano i mistici, ma solo una regola generale che descrive il moto dei corpi massivi dovuto alla loro reciproca attrazione. Einstein perfezionò in seguito questa equazione, ma a quasi tutti gli effetti pratici, le correzioni che apportò sono poco rilevanti.
Ed ecco che un bel giorno, anzi un brutto giorno, dopo quasi mezzo millennio, gli astronomi sono ripiombati nell’incubo di Leonardo. Stavolta a turbare le loro certezze non era il movimento della Luna, ma quello delle galassie a spirale.

Le galassie a spirale sono come dei giganteschi gorghi di stelle: riempite il lavandino di acqua, togliete il tappo e l’acqua comincerà a girare intorno ad un asse centrale che passa per il buco dello scarico, formando un vortice. Come avremo notato tutti, ruoterà più velocemente al centro, in prossimità dell’asse e più lentamente man mano che ci si allontana dal centro. E fin qui tutto regolare: la velocità di rotazione diminuisce allontanandosi dal centro, in un modo ben definito. Ad esempio, raddoppiando la distanza si dimezza la velocità (è solo un esempio). Ma cosa diremmo se, stappando alcuni lavandini, questa velocità, anziché dimezzarsi, restasse invariata? Sarebbe un bel problema…
Ed è proprio il problema in cui si sono impantanati astronomi ed astrofisici. Nei vortici delle galassie a spirale, le stelle che sono nella periferia della galassia ruotano più rapidamente di quanto non dovrebbero!

A questo punto ci sono due spiegazioni possibili: o la legge di Newton non vale in tutto l’universo, oppure le galassie sono in realtà formate da più materia rispetto a quella che vediamo. Tale materia in eccesso imprimerebbe una velocità di rotazione superiore alla velocità che ci aspetteremmo. Materia in eccesso che non vediamo? Aspetta un attimo, ho il nome adatto. Chiamiamola “materia oscura”! Quando l’evidenza conta più della fantasia…
Esaminiamo le due ipotesi alternative. La prima è che la legge di gravitazione universale non sia davvero universale. La cosa ci turberebbe parecchio. Non è impossibile, ma molto improbabile, perché gli innumerevoli casi in cui funziona perfettamente sarebbero da attribuire a una fortuna sfacciata, a cui lo scienziato medio è poco propenso a credere.

La seconda ipotesi, ovvero che esista effettivamente della materia oscura di cui non sappiamo nulla, ci turba pure, ma un po’ meno della precedente. Potremmo farcene una ragione.  E allora cerchiamola questa materia oscura ed evanescente. Come sì fa? Per prima cosa, ce ne andiamo sotto il Gran Sasso, nei laboratori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, che sono protetti da uno strato di oltre un chilometro di roccia. In questo modo, si ha uno schermo efficace per bloccare le altre particelle che vagano nel cosmo e che, essendo enormemente più abbondanti, accecherebbero il rivelatore, come uno che volesse trovare una lucciola in pieno giorno. Anche se ci fosse, la sua luce sarebbe sovrastata da quella del sole.

Il rivelatore, chiamato Xenon1T, è un grande serbatoio dentro il quale ci sono tanti atomi che, se sono accidentalmente urtati da una particella che riesce a trapassare la montagna, reagiscono emettendo un lampo di luce. Siccome, nonostante lo schermo della roccia, qualche particella esterna – insieme ad altre particelle prodotte all’interno del laboratorio stesso – arriva comunque nel rivelatore, i lampi ci sono sempre.

La notizia che ha suscitato molta sensazione è che nell’ultimo periodo si sono contati più lampi di quelli che si prevedevano. I lampi previsti sono attribuibili alle particelle note, ma quelli in eccesso? Se ci assistesse quella fortuna in cui, d’altronde, non confidiamo, potrebbero essere dovuti all’ingresso nel rivelatore di particelle di materia oscura.
È presto, prestissimo, per mettere in fresco lo spumante e in testa i cappellini di carta. Troppo spesso ricerche egregie sono state screditate da annunci prematuri. Ma se, e sottolineo se, ulteriori dati, esperimenti e verifiche dovessero confermare che si tratta di quello che vorremmo fosse, al capoprogetto di Xenon1T il premio Nobel per la Fisica non lo strappa dalle mani neanche il campione del mondo di scippo acrobatico.