Il Premio John Archibald Wheeler e il Rinascimento della relatività generale

Condividi su      
 I. Ciufolini, A. Paolozzi    29-06-2022     Leggi in PDF
John Wheeler con i suoi allievi negli anni '80. / John Wheeler and his pupils in the 1980s. (Credit: AIP Emilio Segrè Visual Archives).

John Archibald Wheeler (Jacksonville, Florida, 9 luglio 1911 – Hightstown, New Jersey, 13 aprile 2008) è stato uno dei grandi fisici del XX secolo. Negli anni '50 e '60, attraverso le sue conferenze ispiratrici, i suoi lavori scientifici e la sua attività di mentore, ha svolto un ruolo fondamentale nel "Rinascimento" della relatività generale. Ha studiato, collaborato e pubblicato articoli di ricerca con alcuni dei maggiori scienziati del XX secolo, come Niels Bohr, Albert Einstein ed Enrico Fermi. Con le sue idee e intuizioni ha ispirato numerosi scienziati e premi Nobel, tra cui Richard Feynman e Kip Thorne. Wheeler ha ricevuto numerosi prestigiosissimi riconoscimenti, tra cui la US National Medal of Science, l'Albert Einstein Prize, la Franklin Medal, la Niels Bohr International Gold Medal e il Wolf Foundation Prize.

Wheeler ha coniato alcuni dei noti nomi che rappresentano alcuni affascinanti fenomeni, descritti e/o previsti dalla relatività generale, tra cui il nome "buchi neri" per i misteriosi corpi collassati gravitazionalmente, chiamati "stelle congelate" in Unione Sovietica, e il nome "wormhole" per un’altra affascinante entità matematicamente prevista dalla relatività generale.

Negli anni '60 e '70, Wheeler ha guidato e ispirato negli Stati Uniti uno dei tre gruppi di ricerca che hanno svolto un ruolo centrale nella trasformazione della relatività generale da una teoria prevalentemente matematica in una teoria fondamentale per la comprensione dell'Universo, dei buchi neri, delle onde gravitazionali e di vari altri fenomeni affascinanti e misteriosi. Gli altri due gruppi erano quelli di Yakov Zel'dovich in Unione Sovietica e Dennis Sciama nel Regno Unito.

Nel 2019, un comitato internazionale di fisici ha deciso di onorare John Archibald Wheeler istituendo il "John Archibald Wheeler Prize and Medal". Richard Matzner è il presidente di questo comitato e i due autori del presente articolo hanno ideato e organizzato il premio. Uno di noi (Ignazio Ciufolini), negli anni '80 e '90, ha studiato, lavorato e pubblicato lavori scientifici con Wheeler.

La cerimonia del Premio John Archibald Wheeler all'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) il 30 maggio 2022. Da sinistra: Antonio Paolozzi (Sapienza University), Sergei Kopeikin (Missouri University), Richard Matzner (University of Texas at Austin), Vahe Gurzadyan (Yerevan University), Ignazio Ciufolini (Centro Fermi), Kip Thorne (Caltech, Premio Nobel per la Fisica 2017), Igor Novikov (Lebedev Institute), Roger Penrose (University of Cambridge, Premio Nobel per la Fisica 2020), Paul Davies (Arizona State University) e il presidente dell'ASI Giorgio Saccoccia; seduto Agostino Neri (ESA).
The John Archibald Wheeler Prize ceremony at the Italian Space Agency on May 30, 2022. From left: Antonio Paolozzi (Sapienza University), Sergei Kopeikin (Missouri University), Richard Matzner (University of Texas at Austin), Vahe Gurzadyan (Yerevan University), Ignazio Ciufolini (Centro Fermi), Kip Thorne (Caltech, Nobel Prize in Physics 2017), Igor Novikov (Lebedev Institute), Roger Penrose (University of Cambridge, Nobel Prize in Physics 2020), Paul Davies (Arizona State University) and the president of ASI Giorgio Saccoccia; seated Agostino Neri (ESA).

I tre vincitori della prima edizione del Premio Wheeler nel 2020 hanno lavorato nei tre principali gruppi che hanno iniziato il Rinascimento della relatività generale: Kip Thorne era uno studente di Wheeler, Igor Novikov era uno studente di Zel'dovich e Roger Penrose era un giovane collega di Dennis Sciama. I loro contributi fondamentali al Rinascimento della relatività generale sono stati profondi, spaziando dallo studio dei buchi neri e alla prova matematica delle singolarità in relatività generale, alla misura diretta delle onde gravitazionali e alla previsione dell'emissione di raggi X vicino a un buco nero.

Il 30 maggio 2022 si è svolta presso l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) la cerimonia del Premio e Medaglia Wheeler. Il presidente e i direttori scientifici dell'ASI, rappresentanti dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e delle principali industrie spaziali hanno introdotto la cerimonia. L'ASI e l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) sono state le principali istituzioni sponsorizzatrici del Premio Wheeler.

Contemporaneamente all'evento del Premio Wheeler, si è svolto il "Second LARES 2 and Fifth LARES International Science Workshop" con vari notissimi scienziati provenienti da tutto il mondo. Nel momento in cui scriviamo questo articolo, il satellite LARES 2 dell'ASI è pronto per il lancio presso la base ESA di Kourou nella Guyana francese, a bordo del VEGA C, il nuovo lanciatore di ESA, ASI e AVIO, come anticipato in questo articolo di SIF Prima Pagina.

John Archibald Wheeler e il satellite LARES 2 hanno una storia in comune. Negli anni '80, quando uno di noi (Ignazio Ciufolini) propose un esperimento spaziale e un satellite per verificare sperimentalmente la relatività generale, satellite allora chiamato LAGEOS 3, John Wheeler ne fu un forte sostenitore scrivendo una serie di lettere di supporto scientifico e con un grande incoraggiamento scientifico. LARES 2 ha la stessa orbita speciale ad alta quota proposta per il LAGEOS 3 ma ha una struttura (progettata da uno di noi, Antonio Paolozzi, insieme al suo gruppo) notevolmente migliorata rispetto al LAGEOS 3 che consentirà una precisione senza precedenti nel posizionamento del satellite. Grazie alla sua orbita speciale e alla sua struttura speciale, il LARES 2 misurerà con grande accuratezza un misterioso fenomeno della relatività generale chiamato "frame-dragging", insieme ad altri effetti di relatività generale e di fisica gravitazionale.


Scopri di più: 1, 2, 3, 4


The John Archibald Wheeler Prize and the Renaissance of general relativity

John Archibald Wheeler (Jacksonville, Florida, July 9, 1911 – Hightstown, New Jersey, April 13, 2008) was a leading physicist of the XX century. In the 1950s and 1960s, through his inspirational lectures, writing and mentoring, he played a leading role in the "Renaissance" of general relativity. He studied, collaborated and published research papers with some of the outstanding scientists of the XX century, such as Niels Bohr, Albert Einstein and Enrico Fermi. With his ideas and intuitions, he inspired numerous scientists and Nobel Prize winners, including Richard Feynman and Kip Thorne. Wheeler received a number of honors, among which the US National Medal of Science, the Albert Einstein Prize, the Franklin Medal, the Niels Bohr International Gold Medal and the Wolf Foundation Prize.

Wheeler coined several well-known names for some fascinating phenomena, described and/or predicted by general relativity, among which the name “black holes” for the intriguing gravitationally collapsed bodies called "frozen stars" in the Soviet Union, and the name "wormhole" for another set of fascinating entities mathematically predicted by general relativity.

In the 1960s and 1970s, Wheeler led and inspired in the USA one of the three research groups that played central roles in transforming general relativity from a largely mathematical theory into a fundamental tool for understanding the Universe, black holes, gravitational waves, and a number of other exciting and intriguing phenomena. The other two groups were those of  Yakov Zel'dovich in the Soviet Union, and Dennis Sciama in the UK.  

In 2019, an international committee of physicists has chosen to honor John Archibald Wheeler by establishing the Wheeler Prize and Medal. Richard Matzner is the chairman of such committee and the two authors of this paper conceived and organized the prize. One of us (Ignazio Ciufolini) was studying, working and coauthoring papers with Wheeler during the 1980s and 1990s.

The three winners of the first Wheeler Prize in 2020 were associated with the three main teams that pioneered the Renaissance of general relativity: Kip  Thorne was a student of Wheeler, Igor Novikov was a student of Zel'dovich, and Roger Penrose was a young colleague of Dennis Sciama. Their fundamental contributions to the Renaissance of relativity were profound, ranging from the study of black holes and the prediction of the singularities in general relativity to the direct detection of gravitational waves and the prediction of the emission of X-rays near a black hole.

On May 30, 2022, the ceremony of the Wheeler Prize and Medal was hosted at the Italian Space Agency (ASI). The president and the science directors of ASI, representatives of the European Space Agency (ESA) and of leading space industries introduced the ceremony. ASI and the Italian National Institute for Astrophysics (INAF) were the main sponsoring institutions of the Wheeler Prize.

At the same time of the Wheeler Prize event, the "Second LARES 2 and Fifth LARES International Science Workshop" took place with a number of top scientists from all over the world. At the time of this writing, the LARES 2 satellite of ASI is ready for launch at the ESA spaceport of Kourou in the French Guyana, on top of the VEGA C the new launching vehicle of ESA, ASI and AVIO, as anticipated in this article of SIF Prima Pagina.

John Archibald Wheeler and the LARES 2 satellite have a history in common. In the 1980s, when one of us (Ignazio Ciufolini) proposed a space experiment and a satellite to test general relativity, at that time called LAGEOS 3, John Wheeler was a strong advocate of it by writing a series of letters of scientific support and with great scientific encouragement. LARES 2 has the same high-altitude, special orbit proposed for LAGEOS 3 but a structure (designed by one of us, Antonio Paolozzi, together with his team) much improved with respect to LAGEOS 3, which will allow an unprecedented ranging precision. Thanks to its special orbit and its special structure, LARES 2 will test with great accuracy an intriguing phenomenon of general relativity, called “frame-dragging”, and other effects of general relativity and gravitational physics.


Learn more about: 1, 2, 3, 4


Ignazio Ciufolini – Associato di ricerca al Centro Fermi e già professore di fisica all'Università del Salento, ha pubblicato con i maggiori esperti di relatività come J.A. Wheeler e R. Penrose. Tra i suoi premi internazionali: USA PROSE 1996 (Association of American Publishers) per il miglior testo professionale in fisica e astronomia (con Wheeler); Tomassoni-Chisesi 2001 (Sapienza Università di Roma); Occhialini 2010 (IOP e SIF).
Research associate at Centro Fermi and former professor of physics at the University of Salento, he has published works with the leading experts of relativity such as J.A. Wheeler and R. Penrose. Among his international awards: USA PROSE 1996 (Association of American Publishers) for the best professional book in physics and astronomy (with Wheeler); Tomassoni-Chisesi 2001 (Sapienza Università di Roma); Occhialini 2010 (IOP and SIF).

Antonio Paolozzi – Professore associato presso la Scuola di Ingegneria Aerospaziale di Sapienza Università di Roma, ha avuto la responsabilità della progettazione dei satelliti LARES (lanciato nel 2012) e LARES 2, nonché di numerosi test condotti sui prototipi dei componenti di questi satelliti. Nel 2005 ha avuto la responsabilità dell'esperimento Specular Point-like Quick Reference (SPQR) condotto sulla Stazione Spaziale Internazionale, durante la missione ENEIDE.
Associate professor at the School of Aerospace Engineering of Sapienza University of Rome, he had the responsibility of the design of LARES (launched in 2012) and of LARES 2 satellites as well as of several tests conducted on the prototypes of the satellite components. In 2005 he had the responsibility of the Specular Point-like Quick Reference (SPQR) experiment conducted on the International Space Station, during the ENEIDE mission.