Uno o più universi?

multiverso

Esiste qualcosa oltre a ciò che vediamo?

La risposta a questa domanda potrebbe essere ‘sì’. L’idea che il nostro universo non sia l’unico esistente, ma soltanto una sorta di bolla che si sta gonfiando tra le tante esistenti è condivisa da diversi fisici.

Complessivamente, questa idea della realtà prende il nome di multiverso: in esso la vita potrebbe svilupparsi soltanto in alcune bolle. L’espansione delle bolle sarebbe avvenuta subito dopo la nascita di esse: si tratterebbe di un rapidissimo gonfiamento dello spazio nota come inflazione.

Energia e fisica quantistica

In un multiverso così descritto un ruolo fondamentale lo svolgono l’energia e la fisica quantistica. In uno stato di vuoto totale (o vero, come dicono i fisici) l’energia è zero e c’è stabilità assoluta. Ma in una situazione di falso vuoto, cioè nel quale l’energia è trascurabile ma non nulla, lo stato non è stabile e un piccolo impulso esterno può causare, almeno in linea teorica, lo spostamento verso il livello energetico più basso.

Un evento quantistico casuale potrebbe pertanto avere dato vita al passaggio da uno stato di falso vuoto cosmologico a uno di vero vuoto e l’eccesso di energia rilasciato in questo passaggio avrebbe fatto gonfiare la bolla.

Un evento di questo tipo potrebbe anche essere stata la causa del primo gonfiamento nella storia del nostro universo. A partire da esso, però l’Universo si sarebbe potuto sviluppare in modi imprevedibili, difficili da studiare.

Simulazione al computer

Un bolla come quella che rappresenterebbe l’Universo è stata simulata al computer insieme a tante altre analoghe, per studiare gli effetti del falso vuoto e le possibili collisioni tra esse.

Quando le pareti delle bolle si sono scontrate tra loro hanno dapprima rimbalzato perfettamente, ma poi, analizzando più a fondo si è visto che le pareti hanno cominciato a emettere particelle, e sempre di più se le collisioni diventavano più violente.

Si è visto poi che le particelle hanno assunto un comportamento quantistico imprevedibile che con i normali computer non si è potuto analizzare. Serviranno probabilmente i computer quantistici per cercare di capirne di più.

Analogie naturali

Altri fisici hanno cercato di studiare il comportamento analizzando quelli di situazioni analoghe che si presentano in natura. Il metodo di studio utilizzato è quello della ricottura quantistica (quantum annealing).

Utilizzando un annealer quantistico commerciale chiamato D-Wave si è programmata una stringa di circa 200 qubit per emulare un campo quantistico con uno stato di energia superiore e inferiore, analogo a un vuoto falso e un vuoto vero. Poi si è lasciato libero il sistema di evolvere e si è osservato come il primo si decomponeva nel secondo, portando alla nascita di una bolla di vuoto. L’esperimento non ha però rivelato nulla di nuovo sul decadimento del vuoto.

Gonfiare le bolle

Un terzo approccio mira a gonfiare direttamente le bolle, anche se non è facile farlo quasi alla velocità della luce. Si è proposto un modo per crearne alcune in laboratorio utilizzando uno stato esotico della materia noto come condensato di Bose-Einstein (BEC ).

Quando viene raffreddata fino a quasi lo zero assoluto, una sottile nuvola di gas può condensarsi in un BEC, le cui proprietà meccaniche quantistiche non comuni includono la capacità di interferire con un altro BEC, così come possono interferire due laser.

Se due condensati interferiscono nel modo giusto si dovrebbe essere in grado di catturare immagini dirette delle bolle che si formano nel condensato, quelle che agiscono in modo simile alle presunte bolle del multiverso.

Queste informazioni ci potrebbero far capire se una bolla si è scontrata con il nostro universo. Un probabile effetto di ciò sarebbe un freddo dischetto nel cielo, che i fisici hanno cercato ma non trovato. Altri dettagli, come se la collisione produca anche onde gravitazionali, dipendono da specifiche della bolla sconosciute.

Un possibile test

Un possibile metodo per sondare l’esistenza di questi universi alternativi coinvolge direttamente le mappe della radiazione cosmica di fondo, la luce a microonde che pervade ancora l’Universo dai suoi albori, e che è continuamente analizzata dai telescopi spaziali, in particolare da WMAP e Planck.

Si parte dall’idea che all’epoca dell’inflazione gli universi della bolla accanto possano essere entrati in collisione con il nostro universo, scontri dei quali potrebbe esser rimasta qualche traccia proprio nella radiazione cosmica di fondo. Come detto, l’impronta di un contatto dovrebbe avere la forma di un piccolo disco. Sono stati messi a punto dei metodi matematici per individuarlo nelle mappe della radiazione cosmica. Anche se non c’è niente di definitivo, qualche traccia è stata trovata. Si tratta però soltanto di un piccolo indizio da cui partire per proseguire le ricerche.

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