La teoria della relatività generale di Albert Einstein supera con successo uno dei più rigorosi test sperimentali mai effettuati nel regime della gravitazione debole. Un nuovo studio internazionale, guidato da ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) nell’ambito della collaborazione SaToR-G e finanziato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ha confermato con una precisione senza precedenti l’Invarianza Locale di Lorentz (LLI), uno dei principi cardine su cui si fondano sia la relatività generale sia il Modello Standard della fisica delle particelle.
I risultati della ricerca, pubblicati il 27 luglio 2026 sulle prestigiose riviste Physical Review Letters e Physical Review D, migliorano di oltre quattro volte il precedente limite sperimentale ottenuto nel 1996 grazie alle misure di Lunar Laser Ranging tra la Terra e la Luna.
Un principio fondamentale della fisica moderna
L’Invarianza Locale di Lorentz stabilisce che le leggi della fisica devono essere identiche indipendentemente dalla velocità o dall’orientamento dell’osservatore nello spazio. Nella teoria di Einstein questo principio implica che il parametro PPN α₁ sia esattamente uguale a zero. Un valore differente rappresenterebbe un possibile indizio dell’esistenza di una nuova fisica, capace di superare la relatività generale e avvicinare la gravità alla meccanica quantistica.
L’analisi condotta dal team ha invece dimostrato che il parametro resta compatibile con lo zero con un’incertezza inferiore a due parti su centomila, imponendo il limite più stringente mai raggiunto nel regime della gravitazione debole.
“La teoria della Relatività Generale di Einstein continua a dimostrarsi incredibilmente solida”, afferma David Lucchesi, ricercatore INAF associato all’INFN e responsabile nazionale dell’esperimento. “Abbiamo portato il limite di una possibile violazione dell’invarianza locale di Lorentz a un livello di accuratezza mai raggiunto prima nel campo gravitazionale terrestre. Aver superato un primato scientifico che durava da trent’anni dimostra che anche lo spazio circumterrestre continua a essere un laboratorio straordinario per la fisica fondamentale”.
Trent’anni di dati per verificare Einstein
Il risultato è frutto dell’analisi di circa trent’anni di osservazioni ottenute attraverso il Satellite Laser Ranging sui satelliti geodetici LAGEOS I e LAGEOS II. Questi satelliti passivi, ricoperti da centinaia di retroriflettori, vengono continuamente raggiunti da impulsi laser inviati dalle stazioni dell’International Laser Ranging Service, tra cui quella di Matera dell’Agenzia Spaziale Italiana.
Misurando con precisione millimetrica il tempo impiegato dalla luce per raggiungere il satellite e tornare sulla Terra, gli scienziati sono riusciti a ricostruire le orbite con un’accuratezza centimetrica. Un’eventuale violazione dell’invarianza di Lorentz avrebbe prodotto una minuscola oscillazione annuale nell’orbita dei satelliti, ma individuare un segnale così debole ha richiesto sofisticate tecniche di analisi.
“È stato come cercare il classico ago in un pagliaio orbitale”, spiega Massimo Bassan, già professore dell’Università di Roma Tor Vergata e ricercatore associato all’INFN. “I satelliti LAGEOS sono continuamente influenzati dall’irregolarità del campo gravitazionale terrestre, dalle maree, dalla pressione della radiazione solare e dagli effetti termici”.
Per eliminare le numerose sorgenti di disturbo, il gruppo di ricerca ha sviluppato algoritmi di filtraggio altamente selettivi.
“Abbiamo combinato matematicamente le orbite dei due satelliti eliminando la principale fonte di errore sistematico e utilizzato una tecnica di Phase-Sensitive Detection per isolare esclusivamente il segnale cercato”, spiega Massimo Visco, ricercatore INAF associato all’INFN. “Per garantire la massima affidabilità del risultato, le analisi sono state eseguite con due software completamente indipendenti, GEODYN II della NASA e SATAN sviluppato nel Regno Unito, ottenendo risultati perfettamente concordanti”.
Nessuna violazione osservata, ma nuovi vincoli per le teorie alternative
L’esito dello studio è chiaro: non è stata rilevata alcuna violazione dell’Invarianza Locale di Lorentz. Ancora una volta, la relatività generale descrive con straordinaria precisione il comportamento della gravità all’interno del Sistema Solare.
Un “risultato nullo” che, paradossalmente, rappresenta un importante progresso per la fisica fondamentale. Riducendo ulteriormente il margine entro cui potrebbero manifestarsi deviazioni dalla teoria di Einstein, la ricerca restringe infatti lo spazio di validità di alcune teorie alternative della gravitazione, come la teoria Einstein-aether e i modelli di gravità quantistica di Hořava-Lifshitz.
La sfida continua verso una teoria unificata
Lo studio testimonia anche la solidità della collaborazione tra istituzioni scientifiche italiane ed europee, coinvolgendo ricercatori dell’INAF, dell’Università di Roma Tor Vergata, dell’ISTI-CNR, del British Geological Survey e dell’Instituto Geográfico Nacional spagnolo.
L’INFN continua a investire nello studio della gravità, dai test di precisione nei campi gravitazionali deboli alle osservazioni delle onde gravitazionali con Virgo, fino ai futuri grandi progetti internazionali come LISA ed Einstein Telescope. Verificare la relatività generale in condizioni estreme e in ambienti differenti rappresenta infatti uno dei passaggi fondamentali per individuare eventuali indizi di una teoria capace di unificare gravità e meccanica quantistica.
Per il momento, però, Albert Einstein può aggiungere un’altra importante conferma alla sua teoria: a oltre un secolo dalla sua formulazione, la relatività generale continua a resistere brillantemente ai più severi esami della scienza contemporanea.
In foto: un satellite Lageos ©NASA
