Le cose che non si sanno (e che vorremmo sapere)

Una carrellata dei miei misteri preferiti in fisica

Questo è un elenco, certamente non esaustivo, dei problemi fondamentali in fisica. Delle cose che non si sanno, e che crediamo importanti, perché hanno a che fare con la nostra comprensione del mondo.  Alcuni sono problemi importanti, altri meno, altri forse ci appaiono come problemi importanti perché tutto sommato sappiamo poco di come funziona il mondo. Certi problemi sono forse più seri per me che per altri. Molti di questi problemi hanno a che fare con la fisica delle particelle, sia perché essa ha la pretesa di poter descrivere le leggi fondamentali della natura, sia perché la conosco meglio che altri settori della fisica. Ogni scarrafone è bello a mamma sua, insomma. E' una lista che va letta con la consapevolezza che un giorno, in alcuni casi forse anche presto, avremo le risposte, che però inevitabilmente faranno scaturire altre domande, che adesso non riusciamo a immaginare. Per quelli che credono e dicono che la scienza abbia la pretesa di scoprire tutto, ricordo che 400 anni fa, quando quel pisano si mise a far cadere gli oggetti giù per un piano inclinato, e a guardare la luna e Giove con un cannocchiale che adesso non lo venderebbero neanche al Lidl, l'unica cosa che sembrava ancora da scoprire era cosa fossero quelle lucine che si vedevano nel cielo di notte. Adesso sappiamo cosa sono quelle lucine, ma il processo che ci ha portato a questa risposta ha scaturito una moltitudine di nuove domande, che prima non potevamo neanche immaginare perché non avevamo le conoscenze per immaginarle. E' il bello della ricerca, honey!

La materia oscura. Molte osservazioni inequivocabili di tipo astrofisico indicano che il moto delle stelle attorno alle galassie, la dinamica degli ammassi di galassie e altri fenomeni astrofisici non sono spiegabili tramite gli effetti gravitazionali della sola massa visibile in termini di stelle o di gas. L'ipotesi della materia oscura implica quindi l'esistenza di qualcosa che agisca gravitazionalmente sulla materia ordinaria, ma che abbia un effetto pressoché nullo tramite le altre interazioni fondamentali, risultando di fatto invisibile. Infatti l'emissione o l'assorbimento di luce implicherebbe una interazione di tipo elettromagnetico da parte di questa ipotetica materia. Fino ad alcuni anni orsono, le ipotizzate particelle Supersimmetriche neutre più leggere erano considerate ottime candidate per la materia oscura. Peccato che finora, dal punto di vista sperimentale, della Supersimmetria non ci sia traccia. Magari si scoprirà in futuro, o magari semplicemente la Supersimmetria non esiste. Esistono anche altri candidati per la materia oscura, nell'ambito delle particelle elementari, come ad esempio gli Assioni, ma finora le ricerche dirette sono risultate vane. C'è anche chi ipotizza che la materia oscura non esista, e che il moto anomalo di stelle e galassie sia dovuto a una correzione della Relatività Generale a grandi distanze. Bisogna però aggiungere che la materia oscura è un ingrediente fondamentale per spiegare come la materia dell'universo primordiale si sia aggregata per formare le galassie e in generale le strutture complesse presenti oggi nell'universo, cosa che la gravità modificata non riesce a fare. Insomma, un vero mistero.

L'energia oscura. Se la materia oscura è un mistero, l'energia oscura lo è ancora di più. Recenti osservazioni sull'espansione dell'universo mostrano che in passato l'universo si espandeva più lentamente. Ovvero l'universo accelera nella sua espansione. Non sappiamo cosa origini questo fenomeno. Anzi, basandosi sulle leggi fisiche note, l'effetto della forza di gravità dovrebbe rallentare l'espansione dell'universo. L'energia oscura sembra quindi qualcosa che è associato allo spazio prodotto dall'espansione stessa dell'universo, una forza repulsiva la cui origine è in ciò che chiamiamo "vuoto". Al momento non esiste nessun meccanismo conosciuto in grado di spiegare questa cosa.

Il valore della costante cosmologica. Il più grande errore di calcolo della storia! Sappiamo che il vuoto in fisica è molto più complesso del vuoto dei filosofi, e che i processi quantistici contribuiscono all'energia del vuoto, tramite tutte le possibili particelle virtuali che possono popolare il vuoto stesso. E quindi non solo coppie di elettrone-positrone, ma anche tutte le possibili particelle più pesanti su su fino a particelle con la massa di Planck. Applicando la fisica che conosciamo, quella stessa fisica che nella teoria dei campi ha dato risultati straordinariamente precisi, è quindi possibile calcolare quella che dovrebbe essere l'energia del vuoto. Peccato che il calcolo teorico differisca di 120 ordini di grandezza dal valore misurato. Chiaramente c'è qualcosa che ci sfugge, ma non sappiamo cosa. Però, per giustificare un errore d 120 ordini di grandezza, questo qualcosa deve essere piuttosto importante!

Le costanti fondamentali. Perché hanno i valori che hanno? Non intendo i valori numerici, che dipendono ovviamente dalla scelta delle unità di misura. Intendo che cosa determina la velocità della luce? E la carica elettrica unitaria, e la costante di gravitazione universale? Esistono dei meccanismi, nelle leggi della natura, che fanno sì che le costanti fondamentali debbano avere proprio quei valori?

Collegato alla domanda precedente: esiste il Multiverso? Il nostro universo è chiaramente un universo in cui le leggi fisiche e le costanti fondamentali sono tali da permettere la vita. Messa così è una tautologia, dato che altrimenti non saremmo tutti qui a porci il problema, che esiste solo perché esistiamo. Se l'universo fosse inospitale per la vita, non ci sarebbe nemmeno nessuno a chiedersi come mai. Ma la domanda è: è un caso, o esiste un meccanismo fisico, insito nelle leggi della Natura, che fa sì che l'universo debba essere necessariamente tale? Certi modelli sulle prime fasi di vita dell'universo prevedono che possa essere avvenuta ciò che in gergo si chiama "inflazione". In pratica l'universo avrebbe subito una fase breve di enorme espansione, con il risultato di rendere ciò che chiamiamo "Universo" soltanto una delle innumerevoli porzioni del vero Universo, tutte scorrelate fra loro da rapporti di causa e effetto, e tutte con condizioni diverse fra loro in termini di costanti della natura. La maggioranza di questi universi avrebbero quindi condizioni del tutto inadatte alla vita, e solo in alcuni, invece, i valori delle costanti della Natura la renderebbero possibile. In questi ultimi, e solo in questi, quindi, esisterebbero eventuali esseri pensanti a porsi il problema. Esistono già osservazioni sperimentali che sono in accordo con le caratteristiche previste dal modello inflazionario dell'universo, e questo è uno dei grandi problemi che potranno ricevere input importanti dai futuri esperimenti sullo studio dell'universo primordiale.

Dove è finita l'antimateria? Le leggi della Natura non fanno praticamente alcuna differenza fra materia e antimateria. A parte alcune piccole differenze che coinvolgono processi legati alle interazioni deboli, particelle e antiparticelle seguono esattamente le stesse leggi fisiche. Quindi la domanda è: perché, se la Natura non distingue fra i due tipi di materia, in giro ce n'è solo un tipo fra i due? Dove è finito l'altro tipo, quello che noi chiamiamo antimateria? Quale meccanismo a noi sconosciuto ha fatto sì che la Natura se ne sia sbarazzata? Al momento non abbiamo la risposta.

Il collasso della funzione d'onda. Cosa fa sì che, effettuando una misura su un sistema quantistico (ad esempio un elettrone), la natura "scelga" fra tutti i possibili stati in modo casuale? Che cosa causa questa transizione? C'è qualcosa che ci sfugge, oppure il mondo è realmente quantistico, e la pretesa di descriverlo secondo la nostra logica umana è destinata a fallire?

Cosa c'è dentro un buco nero? Visti da fuori, i buchi neri sono sorgenti di campi gravitazionali così intensi da impedire perfino alla luce di uscirne. Li osserviamo, e li sappiamo descrivere molto bene, e le osservazioni corrispondono con ciò che ci prevede la Teoria della Relatività Generale. Ma cosa c'è dentro un buco nero, in quella che chiamiamo "singolarità?". Nella singolarità le nostre leggi fisiche non possono essere applicate, e falliscono miseramente. Quindi cos'è in realtà un buco nero? La gravità quantistica potrebbe spiegarlo?

Esiste vita altrove nell'Universo? Questa secondo me sarebbe una scoperta veramente epocale. Non mi riferisco agli omini verdi con la capoccia gigantesca e il collo sottile degli ufologi. Mi riferisco a una qualunque forma di vita, anche molto basica. Sarebbe una scoperta fantastica, sia per l'immenso campo di studi che aprirebbe, ma anche e soprattutto perché ci dimostrerebbe che l'unicità e la specialità di noi umani da tanti declamata e millantata, di unico e di speciale non ha nulla.

Il tempo non esiste!!!!!

E' la frase perentoria che sui gruppi Facebook di fisica certi ti rivolgono non appena menzioni la parola tempo. Un intervento a gamba tesa mentre ingenuamente usi la parola tempo per cercare di descrivere un normale problema di fisica. Che ti viene da dire "si va bene, mo' me lo segno!", come Troisi quando gli dicevano "Ricordati che devi morire!".

Ma da dove nasce questa moda dei cultori della fisica 2.0, per cui se poco poco menzioni il termine tempo, è garantito che arrivi subito qualcuno a ricordarti che il tempo non esiste? La moda ha origine da Carlo Rovelli (che Dio lo fulmini, prima o poi pagherà per aver dato il via a questo delirio) fisico e scrittore che con il suo libro L'ordine del tempo (ed. Adelphi) ha venduto più delle cinquanta sfumature di rosso, nero, fucsia e beige tutte assieme.

E quindi adesso vogliamo capire le motivazioni vere che stanno dietro questa affermazione sul tempo, affermazione che ovviamente ha un'origine seria e scientifica, ma che certamente non si può sintetizzare nella frase secca il tempo non esiste, come si direbbe per Babbo Natale o la fatina dei dentini.

Che cosa intende quindi Carlo Rovelli (e tanti altri fisici con lui) con la frase il tempo non esiste? Intende che il tempo, secondo alcune teorie, è una quantità emergente, e non realmente esistente in sé. Facciamo un esempio che tutti conosciamo: la temperatura. 

La temperatura la misuriamo, ne parliamo, ne confrontiamo i valori  da città a città e da ora a ora. Tuttavia, la temperatura in realtà non è una grandezza fisica fondamentale, ma è una proprietà emergente di qualcosa di più fondamentale, che è la struttura e la dinamica dei componenti della materia. La temperatura di una pentola d'acqua non è altro che l'effetto macroscopico dell'energia cinetica delle molecole d'acqua, e della loro interazione. La temperatura di una stanza misurata da un termometro è il risultato delle interazioni delle molecole dell'ambiente circostante con le molecole del termometro. Se fossimo una molecola di un gas, sballottata in mezzo a tante altre molecole, non sapremmo dire il valore della nostra temperatura. Non capiremmo nemmeno la domanda. La temperatura è quindi un parametro che utilizziamo, e che ci è comodo utilizzare per descrivere i fenomeni con cui conviviamo, la cui vera natura sta però in qualcosa di più fondamentale. In questo senso la temperatura in sé non esiste, ma è un fenomeno emergente.

E il tempo invece? In che senso il tempo è una quantità emergente di qualcos'altro? Da dove nasce l'esigenza di considerare il tempo l'effetto emergente di qualcos'altro? E soprattutto, che cos'è questo qualcos'altro? La questione è spiegata dalla gravità quantistica.

Per capire dove sta il problema che ci porterà a queste conclusioni, partiamo dalla Gravitazione. Prima di Einstein lo spazio era un contenitore inerte all'interno del quale si muovevano e agivano le masse, i pianeti, il sole, le stelle. Il tempo, poi, era un'entità scandita da qualche orologio universale, un Istituto Galileo Ferraris che dava l'ora a tutti quanti nell'Universo. Spazio e tempo erano un palcoscenico vuoto e passivo, in cui semplicemente erano collocate le cose del mondo.

Poi però arriva la Teoria della Relatività Ristretta, che interconnette spazio e tempo. La causa di questa connessione è duplice: l'invarianza della velocità della luce, che è la stessa ovunque e comunque la si misuri, e il fatto che le leggi della fisica non dipendono da dove ci si trova, se in moto attorno al sole, in poltrona sul divano, in viaggio verso Plutone. La Relatività Ristretta, supportata da una miriade di esperimenti di tutti i tipi, ci obbliga a parlare di spazio-tempo come quantità connesse fra loro.

Dieci anni dopo arriva la Relatività Generale, in cui lo spazio e il tempo non solo sono connessi fra loro, ma smettono anche di essere un teatro vuoto da riempire con i fatti e gli abitanti del mondo. Essi diventano infatti parte attiva di ciò che avviene nel mondo, dando origine alla forza di gravità. Nella Relatività Generale ciò che chiamiamo forza di gravità in realtà è una modifica, una distorsione dello spazio-tempo. Quella che credevamo essere una forza che agiva nello spazio e nel tempo, è in realtà il risultato di una proprietà intrinseca dello spazio-tempo: la sua geometria. Una mela che cade in realtà, secondo la teoria della Relatività Generale, si muove liberamente, non soggetta a forze, in uno spazio-tempo modificato dalla presenza della terra e della mela stessa. Mentre cade, la mela, dal suo punto di vista, sta ferma (e infatti, come gli astronauti in orbita, non percepisce nessuna forza su di sé).

Poi però abbiamo le altre forze, o interazioni, come le chiamano i fisici: l'elettromagnetismo, le forze nucleari deboli e forti. Queste interazioni sono descritte oggi dalla meccanica quantistica, in ciò che si chiama teoria quantistica dei campi. Nella teoria quantistica dei campi lo spazio e il tempo sono di nuovo quelli di Newton. Non sono parte attiva di ciò che avviene, come per la gravitazione, ma sono spettatori muti dei fenomeni quantistici.  Sono un semplice contenitore. 

La teoria quantistica dei campi, come la Relatività Generale, è suffragata da una tonnellata di esperimenti di tutti i tipi.

Quindi siamo nella situazione paradossale in cui abbiamo due teorie di estremo successo nel loro rispettivo campo, la Relatività Generale e la Meccanica Quantistica, che però usano lo spazio-tempo in modo radicalmente e concettualmente diverso. La prima vede nelle proprietà dello spazio-tempo la causa dei fenomeni, mentre la seconda lo usa come un semplice contenitore totalmente passivo.

Chiaramente c'è qualcosa che non va. Chiaramente queste due visioni non possono convivere, se si tenta di mettere assieme teoria dei campi e gravitazione.

All'atto pratico, non è in realtà un grosso problema, perché nel mondo dei fenomeni quantistici che riusciamo a studiare la gravità ha un effetto praticamente nullo. Le interazioni elettromagnetiche, nucleari e deboli sono immensamente più forti di quelle gravitazionali, tanto da rendere quest'ultima assolutamente trascurabile. Una calamita da 1 euro a forma di puffo sul frigorifero vince su tutta la forza di gravità dell'intera Terra nel trattenere un foglio di carta dal cadere. Nelle interazioni fra atomi, molecole, nuclei e particelle studiate nei nostri laboratori, possiamo tranquillamente ignorare la gravità senza sbagliare di una virgola.

Però possiamo allo stesso tempo ipotizzare situazioni in cui la gravità diventi rilevante, importante tanto quanto  le altre interazioni. Se ad esempio potessimo far scontrare due protoni non all'energia di 1000 GeV, come avviene all'LHC del Cern o nei raggi cosmici più energetici, ma all'energia di 10¹⁹ GeV, nel punto in cui i due protoni si scontrerebbero concentreremmo così tanta energia da produrre un buco nero. Un buco nero quantistico, grande (si fa per dire) 10⁻³⁵ m, ma pur sempre un buco nero. In queste condizioni è chiaro che non potremmo ignorare la Relatività Generale, pur trattandosi di un fenomeno quantistico. E una mistura del genere non sappiamo proprio descriverla con la fisica che conosciamo.  

In queste situazioni estreme, infatti, i due mondi, quello gravitazionale in cui lo spazio-tempo è parte attiva dei fenomeni, e quello quantistico, in cui lo spazio-tempo è un semplice contenitore inerte e vuoto, si incontrano senza poter convivere. Entrambi contemporaneamente non li sappiamo trattare, con la fisica che conosciamo.

Da questo nasce l'esigenza della gravità quantistica, che è il ponte fra questi due mondi che al momento ci manca.

Costruire una teoria di gravità quantistica significa in pratica partorire una teoria più profonda e più completa dello spazio e del tempo, e di come essi interagiscono con la materia. In questa teoria più fondamentale, su cui lavorano molti fisici teorici (tra cui Carlo Rovelli) lo spazio-tempo non è il punto di partenza, ma il punto di arrivo. E notate bene che questo non è un problema filosofico, come ingenuamente si potrebbe credere, ma un problema strettamente fisico. I problemi di compatibilità delle teorie fisiche che si incontrano alla scala di Planck sono problemi fisici, concreti, sebbene ininfluenti nel mondo quotidiano. Nei primi istanti di vita dell'universo, tanti per dire, erano la normalità.

Esiste molta ricerca teorica in questo campo. In alcuni settori di questa ricerca i quanti fondamentali sono i costituenti elementari dello spazio-tempo stesso, gli atomi che lo costituiscono. E quindi, in queste teorie, non esiste uno spazio-tempo in cui essi agiscono (agiscono su spazi matematici più astratti) ma lo spazio-tempo viene da essi generato come effetto per così dire secondario della loro esistenza. Sono pertanto la dinamica e le interazioni di queste entità fondamentali a generare una specie di fenomeno collettivo che chiamiamo spazio-tempo. In questo senso lo spazio e il tempo sono quindi quantità emergenti, così come lo è la temperatura.

Possiamo mettere alla prova le nostre congetture sulla gravità quantistica? Esistono quantità misurabili sperimentalmente per validare o smentire le ipotesi della gravità quantistica? L'ambiente ideale, e per il momento unico in cui mettere alla prova queste teorie, è l'universo primordiale. L'universo di quasi 14 miliardi di anni fa. Impossibile accedervi, si potrebbe pensare! Ma l'universo che osserviamo ha una particolarità: guardare distante significa guardare indietro nel tempo. Purtroppo non abbiamo accesso all'universo dei primi istanti di vita tramite ciò che chiamiamo genericamente luce. Non direttamente, per lo meno. Le condizioni dell'universo che erano presenti al momento del disaccoppiamento fra radiazione elettromagnetica e materia, avvenuto circa 13 miliardi e mezzo di anni fa, e che ha dato origine alla radiazione cosmica di fondo, rappresentano uno schermo opaco e sostanzialmente invalicabile nei confronti di tutto ciò che è avvenuto prima, che è ciò che invece ci interessa.

Tuttavia le condizioni estreme dell'universo primordiale possono avere comunque lasciato tenui tracce nei dettagli della radiazione cosmica di fondo. Qualcosa, di quelle condizioni così estreme, può essere rimasto impresso in quella luce primordiale. E questo qualcosa lo si sta cercando. Se ne vedono già le tracce, tenui increspature in un universo altrimenti tutto uguale e monotono, e esperimenti futuri cercheranno di indagarle meglio. 

Ma esistono altri ambienti in cui la gravità quantistica che regolava l'universo primordiale può avere lasciato tracce importanti, primo fra tutti le onde gravitazionali emesse in ciò che chiamiamo big bang, qualunque cosa possa significare questo termine. La nuova astronomia a onde gravitazionali, nata da pochi anni con la fantastica scoperta delle onde gravitazionali emesse dalla fusione di buchi neri, ci sta riservando continue sorprese, sebbene queste non salgano sempre all'onore delle cronache giornalistiche. E le future generazioni di esperimenti  sulla ricerca di onde gravitazionali nel cosmo potrebbero mostrarci i dettagli dell'universo appena nato proprio tramite queste messaggere del cosmo.

Torniamo sulla Terra per le conclusioni: il tempo non esiste (e neanche lo spazio) in un mondo regolato dalla gravità quantistica. Tuttavia la frase "il tempo non esiste" è del tutto priva di senso se applicata ai problemi fisici reali che trattiamo abitualmente.  Priva di senso come sarebbe privo di senso affermare  che la temperatura non esiste a uno che si lamenta di avere freddo e vuole alzare il termosifone. O al medico che ti chiede se hai avuto la febbre. A meno che il vostro interlocutore non abbia le dimensioni di  10⁻³³ cm. In quel caso potrebbe aver un senso.

Per  maggiori approfondimenti: https://www.nature.com/articles/d41586-018-05095-z

 

Cosa c'entrano i morti per Covid-19 con il Bosone di Higgs?

Cosa potranno mai avere in comune il conteggio del numero di morti causati dal Covid-19 con la scoperta del Bosone di Higgs? Risposta: il metodo. Il metodo per valutare quanti morti di Coronavirus si sono verificati in questo ultimo anno, o nei vari mesi, è infatti concettualmente lo stesso metodo che ci permette di valutare in quanti urti fra particelle (i fisici li chiamano "eventi") è  stato prodotto un bosone di Higgs, nei dati raccolti dagli esperimenti di LHC del Cern di Ginevra.

Entrambi i casi sono accumunati dal fatto che, caso per caso, sia che si tratti di Covid che di particelle elementari, ci possono essere ambiguità di vario tipo sul fatto che quello che stiamo osservando sia il nostro "segnale" o un possibile fondo. Per capirci meglio: avete presente la (ridicola, per lo meno per me) diatriba su morto "per Covid" o "con Covid"? Quella discussione per cui, secondo alcuni, un diabetico che con l'insulina sarebbe comunque campato altri 40 anni, ma che aveva avuto la sfiga di beccarsi il virus e morire per le sue complicanze, non poteva essere annoverato fra i casi di morti "per Covid", ma era solo morto "con Covid". Questa possibile incertezza certamente influisce sul numero totale di decessi imputabili al Covid, se il conteggio lo effettuiamo andando ad assegnare la causa di morte singolarmente, caso per caso.

 

Sempre a seguito di queste incertezze sul conteggio dei decessi e sulla loro catalogazione, a basarsi sui dati del rapporto fra numero di morti e numero di casi di infezione da Covid, dovremmo concludere che l'India, la Georgia o  la Bielorussia, solo per citare alcuni esempi, abbiano sistemi sanitari invidiabili se confrontati a quelli inglesi o francesi.

Queste incertezze nel conteggiare e catalogare le vittime, che sono legate a criteri, situazioni e metodi diversi nei vari stati, si è tradotto infatti in tassi di mortalità ambigui e apparentemente anche molto diversi da nazione a nazione, con l'inevitabile strascico di polemiche e di decise prese di posizione da parte di gente che invece avrebbe fatto meglio a tacere. E quindi come possiamo dare una stima il meno possibile ambigua su quanti morti ha causato il Coronavirus in questo anno? Una stima il meno possibile influenzata da questi effetti legati alla catalogazione dei casi e dei decessi? Possiamo fare come si fa con il Bosone di Higgs.

Per contare quante volte viene prodotto un Bosone di Higgs nei dati di un esperimento di LHC del Cern, non si vanno a vedere i singoli dati spulciandoli uno a uno dicendo "questo si, questo si, questo no, questo si..." e così via.  Non lo si fa perché sul singolo evento possono sussistere ambiguità che lo rendono non sempre facilmente identificabile in modo inequivocabile come evento di fondo o di segnale. Sappiamo distinguere certi eventi di fondo, ma su certi invece proprio non possiamo dire niente di definitivo. 

E allora cosa si fa? Semplice, si conta l'eccesso di dati osservati rispetto al fondo previsto. Guardate questo grafico.

 

I dati sono i bolli neri, riportati in funzione della massa dell'evento. Non stiamo a specificare cosa sia questa massa, perché in questo frangente la cosa è irrilevante. Il bosone di Higgs viene prodotto a una massa attorno a 125 GeV.  Però in quella zona di massa non c'è solo il Bosone di Higgs, ma anche il fondo, ovvero eventi che sono indistinguibili o difficilmente distinguibili dagli eventi che contengono un Bosone di Higgs, ma che non hanno niente a che fare con la produzione della particella cercata. Per questi eventi non c'è nessun modo per guardarli in faccia e dire "tu sei fondo" oppure "tu sei un Higgs".

 

Quello che si fa, quindi, è stimare quanto fondo ci si aspetta (ad esempio estrapolando dalle zone limitrofe in massa, oppure usando una simulazione in cui non è incluso il Bosone di Higgs, o utilizzando altri metodi più o meno sofisticati) e sottrarre dal totale dei dati osservati (i punti con i bolli neri sono i dati) il numero di eventi di fondo aspettati. Il fondo medio aspettato è quello rosso. Si vede che i dati (i punti neri) coincidono con il fondo medio atteso (entro le fluttuazioni statistiche) esclusa una zona attorno a 125 GeV, in cui i dati sono in chiaro eccesso rispetto al fondo. L'area blu indica questo eccesso, e rappresenta quanti eventi contenenti il Bosone di Higgs sono stati realmente osservati.

Ovviamente questi numeri avranno incertezze sperimentali di vario tipo, legate alla numerosità del campione statistico, alla parametrizzazione del fondo o ad altri effetti, e queste incertezze si tradurranno in una incertezza sul numero di Bosoni di Higgs prodotti. Tuttavia questo è il modo più accurato per determinare quanti eventi imputabili alla produzione di un Bosone di Higgs sono stati osservati dall'esperimento.

E il Covid cosa c'entra in tutto questo? Per il Covid il discorso è del tutto analogo. Quello che facciamo è contare il numero totale di decessi osservati durante l'ultimo anno, e sottrargli il numero di decessi che si sarebbero osservati senza Covid, ovvero il fondo. Questo fondo può essere determinato usando i dati della mortalità negli anni passati, quindi senza l'epidemia di mezzo, magari mediando su più anni, per minimizzare le fluttuazioni statistiche e sistematiche presenti da anno a anno.

Alla base di questo ragionamento c'è l'assunzione che nel 2020 la mortalità sarebbe stata quella degli anni precedenti, pur nell'ambito delle normali fluttuazioni da anno a anno, se non ci fosse stato il Covid. E quindi la mortalità dovuta al Covid sarà l'eccesso di mortalità rispetto a quello che ci si sarebbe aspettato in base ai dati degli anni precedenti.

Certamente ci saranno delle incertezze non solo dovute alla statistica, ma anche sistematiche. Ad esempio ci potrebbero essere state annate con influenze (quelle standard) più o meno aggressive, e questo influirà aggiungendo incertezze sul calcolo dei morti aspettati senza il Covid. Analogamente, alcune estati particolarmente calde degli anni scorsi hanno implicato una maggiore mortalità fra gli anziani rispetto alla media. Come per il Bosone di Higgs, insomma, ci sono delle incertezze "sperimentali" che vanno tenute nel giusto conto, ma questo resta comunque il modo più accurato e "unbiased" per valutare l'eccesso di mortalità.

In questo modo, che uno sia morto per Covid o con Covid, che all'ospedale lo abbiano registrato come decesso per polmonite, per arresto cardiaco o per Covid diventa del tutto irrilevante, perché quello che si conteggia è il numero di decessi in eccedenza rispetto a quanto ci si sarebbe aspettato senza il Covid, senza preoccuparsi delle cause.

Analogamente sono automaticamente conteggiati anche altri effetti che potrebbero avere influito sulla mortalità, indirettamente legati al Covid. Ad esempio il lockdown certamente ha ridotto il numero di incidenti stradali, oppure il numero di incidenti sul lavoro, o il numero di morti per influenza standard, grazie all'uso diffuso delle mascherine. Ma può anche avere influito (anzi, certamente lo ha fatto) sulla mortalità per altre patologie, che sono state trascurate o mal curate a causa dell'impatto dell'emergenza Covid sul sistema sanitario.

E quindi vediamolo, questo conteggio!

 

In questo sito è mostrato l'eccesso di mortalità rispetto al fondo aspettato, in percentuale. L'eccesso può essere in più o in meno, ovviamente. Potete includere o togliere i vari Paesi, e confrontarli fra loro. I dati sono quelli ufficiali forniti dagli istituti demografici dei vari Paesi. Per l'Italia è l'Istat, che aggiorna i risultati ogni 3 mesi, per cui gli ultimi dati potrebbero non essere ancora inclusi.

Potete valutare l'altezza del picco dei decessi, ma anche l'integrale della curva, ovvero la sua area totale, che rappresenta il numero totale di decessi.  Ad esempio potete confrontare la mortalità in eccesso nella molto discussa Svezia rispetto agli altri paesi scandinavi, simili per densità e distribuzione della popolazione sul territorio, ma differenti per il modo di affrontare l'epidemia, e trarne alcune conclusioni qualitative.

Una analisi statistica simile, basata sui dati italiani, ma molto più approfondita e dettagliata, è stata condotta da un gruppo dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Nell'analisi, basata sui dati dell'Istat e aggiornata al Settembre 2020, sono mostrati anche i picchi di mortalità invernali e estivi degli ultimi anni, dovuti all'influenza stagionale e alle varie ondate di caldo, confrontati per varie categorie e appartenenze geografiche. Il link all'articolo (sono di parte, ma è molto interessante e completo!) è questo: https://arxiv.org/pdf/2102.01629.pdf