Uno dei più grandi problemi irrisolti della fisica riguarda l’unificazione della meccanica quantistica e della relatività generale, due teorie ugualmente riuscite che notoriamente non vanno d’accordo. E l’ultimo tentativo di colmare la coppia inserisce nell’equazione l’esplosione da cui tutto ha avuto inizio: il Huge Bang.
In un recente Lettere di revisione fisica In un articolo, i fisici dell’Università di Waterloo e del Perimeter Institute in Canada propongono una nuova teoria secondo cui la rapida espansione dell’universo nei suoi primi momenti si allinea perfettamente con un altro modello della gravità quantistica. Secondo le previsioni matematiche del group, il Huge Bang emerge in modo piuttosto naturale dalla teoria, chiamata gravità quadratica, una versione rivista della teoria normal della gravità di Einstein.
“Pensate a Einstein elevato alla seconda potenza”, Girolamo Quintinoha detto a Gizmodo il coautore dello studio e cosmologo teorico. Il nuovo lavoro “prende calcoli formali dalla teoria quantistica dei campi e crea un ponte tra questi e gli scenari e le osservazioni cosmologiche reali, che ci consente di testare queste idee e calcoli formali e teorici”.
Gli albori dell’universo
Il Huge Bang si riferisce a quella gigantesca esplosione responsabile della predisposizione dell’universo a crescere nel mondo che osserviamo oggi. Nel quadro “normal”, viene spiegato che l’universo inizia piccolo, caldo, denso e generalmente omogeneo e isotropo Ruolino Liuautore principale dello studio e studente post-dottorato, a Gizmodo.
Una spiegazione popolare per questo fenomeno è chiamata situation inflazionistico, che postula che l’ipotetica particella inflatone abbia provocato “un’esplosione di espansione rapida e accelerata” nei primi giorni dell’universo, ha detto Liu. Ma questa teoria crolla quanto più si va avanti nel tempo astronomico, che corrisponde a energie più elevate nell’universo, ha aggiunto.
Trovare una soluzione quantistica
Il group si è chiesto se esistesse un modo per spiegare il Huge Bang senza aggiungere troppe nuove variabili. E se gli effetti quantistici potessero in qualche modo entrare nell’equazione, sarebbe ancora meglio. Hanno deciso gravità quadraticache rimane matematicamente coerente a livelli energetici molto elevati come quello del Huge Bang, secondo lo studio.
In modo affascinante, i calcoli del group hanno rivelato che i termini quadratici del modello innescavano organicamente l’espansione cosmica, dopo di che la struttura dello spaziotempo cadeva negli effetti noti della relatività generale. Inoltre, ha aggiunto Liu, le previsioni matematiche dello studio si adattano perfettamente alle osservazioni dell’universo effettuate con le ultime tecnologie, che sono state “in conflitto con modelli di inflazione più tradizionali”.
Un’ipotesi verificabile
Ancora più importante, il group ritiene che la sua teoria sia completamente verificabile, il che di solito non è il caso dei modelli sulla gravità quantistica. Il modello prevede un livello minimo di onde gravitazionali generate durante l’inflazione, che i rilevatori di prossima generazione saranno in grado di catturare.
Niayesh Afshordil’autore senior dello studio e fisico, ha detto a Gizmodo che la gravità quantistica è spesso presentata come qualcosa di “puramente teorico”, ma il nuovo lavoro “dimostra che la gravità quantistica può essere assolutamente studiata e collegata a scenari cosmologici concreti, che vengono forniti con previsioni specifiche che possiamo testare ora e anche in futuro.”
In attesa della rivoluzione, più o meno
Certamente, se i risultati del group potranno essere convalidati, sia teoricamente che empiricamente, le implicazioni saranno a dir poco rivoluzionarie. Ma come accade con ogni previsione, non c’è molto da dire in modo definitivo finché la nuova proposta non supererà revisioni e sperimentazioni indipendenti.
Detto questo, è anche vero che viviamo in un momento particolarmente positivo per la cosmologia. Advert esempio, LISA, il rilevatore di prossima generazione che potrebbe fare ciò che il group sta cercando, lo è il cui lancio è previsto già nel 2035. Il Nancy Grace Roman Telescope della NASA, dopo aver superato una tempesta di finances, verrà lanciato come previsto. E il giovane Osservatorio Vera C. Rubin sta bombardando gli astronomi con centinaia di migliaia di osservazioni.
Quindi, anche se l’ultima proposta non dovesse rivelarsi “quella giusta”, potremmo entrare in un’period che ci permetterà di trascinare l’ipotetico nel regno delle idee verificabili. E questo è emozionante!
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