L’universo quantistico

universo quantistico

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Durante l’inflazione, l’Universo è cresciuto in modo esponenziale, raddoppiando in dimensioni ogni centesimo di trilionesimo di trilionesimo di trilionesimo di secondo. L’idea è stata sviluppata dallo statunitense nato in Russia Andrei Linde e da altri, per spiegare come un Universo come il nostro possa apparire dal nulla. Tutto deriva dal concetto di fluttuazione quantistica, e dallo strano fenomeno per cui l’energia di un campo gravitazionale è negativa.

L’universo e la teoria dei quanti

La teoria dei quanti dice che le particelle possono comparire dal nulla, purché spariscano in un tempo brevissimo. Per esempio, una coppia elettrone-positrone potrebbe nascere, prendere in prestito energia dal vuoto, e in una frazione di secondo sparire. restituendo l’energia. Sono le cosiddette particelle vinuali, e anche se non si possono osservare direttamente, si può vedere la loro influenza nel modo in cui le particelle reali interagiscono tra loro. Quanto maggiore è la massa coimulca in questa fluttuazione, tanto minore è la durata della sua esistenza. Così, una coppia protone-antiprotone non può esistere quanto una coppia elemnne-positione, e via di seguito. Ed ecco che la gravità negativa si rivela utile. Se tutti gli atomi che compongono il Sole fossero sparsi a una distanza infinita, avrebbero energia gravitazionale pari a zero. perché l’attrazione gravitazionale tra due particelle è proporzionale all’inverso del quadrato della distanza tra di esse. Ma se le particelle si uniscono a formare una stella, sgomitano una con l’altra e si scaldano man mano che l’energia gravitazionale viene rilasciata e convertita in energia cinetica (qualcosa di simile avviene nel processo di formazione di una stella come il Sole). Il campo gravitazionale è partito con energia pari a zero e ora ne ha meno di zero. Un semplice calcolo mostra che se tutto il materiale che forma la stella collassasse in un punto, la quantità totale di energia gravitazionale rilasciata sarebbe uguale alla massa-enenergia della stella, data dalla famosa equazione di Einstein.

Questo vuol dire che, in questo punto, la massa-energia della materia sarebbe annullata perfettamente dall’energia gravitazionale negativa. Si avrebbe un batuffolo con la massa di una stella, ma energia pari a zero. In un certo senso significa che si può formare una stella dal nulla, come concentrazione di materia che si è espansa da un punto. Se questo vi sembra incredibile, siete in buona compagnia. Quello che si applica a una stella, si può applicare all’Universo. La fisica quantistica dice che una fluttuazione che contenga tutta la massa-energia sarebbe esattamente bilanciata dall’energia gravitazionale negativa, non ci sarebbe un limite alla vita di una simile fluttuazione. Si può pensare che il potente campo gravitazionale schiaccerebbe questo Universo in embrione cancellandone l’esistenza. Ma ecco che interviene l’inflazione. La rottura di simmetria proposta da Guth può prendere questo seme di universo e spingerlo nello stato caldo di Big Bang, lasciandolo poi a un’espansione più rilassata che può continuare per miliardi di anni, durante i quali l’Universo si raffredda e forma stelle e galassie. Semplificando, tutto ciò che esiste oggi nell’Universo si raffredda e forma stelle e galassie.

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