Rainbow Gravity – Prima parte: il big bang non esiste

Affermazione forte, non è vero?
Sono le conclusioni di una idea chiamata “Rainbow Gravity”.
Uno scenario per la cosmologia in cui l’Universo non avrebbe avuto un inizio da un Big Bang e forse non avrebbe nemmeno una fine.

Considerata l’importanza che ha il modello standard basato sul Big Bang nel mondo scientifico come inizio dell’Universo, è comprensibile che un nuovo scenario di questo tipo ha generato molta curiosità. E anche la mia.

A queste parole i miei amici, forse pensando di non essere la giornata giusta per farsi trivellare il cervelo, hanno fatto il gesto scherzoso (o forse no) di andarsene. Ho capito. Meglio il mio cane, penso. Meglio così e li lascio parlare di calcio. E così ritorno a casa e racconto tutto al mio cane. Lui è sempre disponibile ad ascoltarmi e sono pure sicuro che lui capisce.

gravità_arcobaleno

La teoria della “gravità arcobaleno” – comincio – è stata proposta per la prima volta 10 anni fa da due fisici teorici, Ahmed Farag Ali  e Saurya Das, come un possibile passo verso la riparazione di fratture tra le teorie della relatività generale (che coprono le grandi dimensioni) e la meccanica quantistica (riguardanti il regno del molto piccolo).
In pratica la gravità arcobaleno nasce dal tentativo di sviluppare una teoria che combina la teoria della relatività generale (teoria geometrica della gravitazione) e la meccanica quantistica (il mondo dei quanti). Anche per risolvere completamente i problemi legati ai buchi neri, e all’inizio del nostro universo.

Molti affermano che, al contrario, questa teoria è solo una teoria, una delle tante teorie, niente di più. Tuttavia ci sono scienziati, tra i quali il nostro fisico teorico Giovanni Amelino-Camelia (che ho letto con interesse) che la considera interessante nei suoi studi, anche se non possibile, per il semplice fatto che ci sono logiche plausibili in cui l’Universo non ha un istante iniziale.

Allora vediamo cosa dice la Rainbow Gravity.
Il pomo della discordia tra le due teorie sta nella forza della gravità che vale per il mondo macroscopico (delle grandi masse) ma non per il mondo microscopico (delle piccole masse).
A conciliazione si è ipotizzata nella meccanica quantistica la esigienza di introdurre la esistenza di una particella, il “gravitone”, responsabile nella trasmissione della forza di gravità (attrattiva) nei sistemi di gravità quantistica.

Questa particella è prevista in diversi modelli teorici (vedi il mio post sulle stringhe) che mirano ad unificare i fenomeni gravitazionali con quelli quantistici, ma la sua esistenza non è ancora stata sperimentalmente verificata.

Il gravitone opererebbe in maniera simile al fotone, dove i fotoni agiscono direttamente l’uno sull’altro, e come “mediatori” sulle particelle cariche. La gravità non funziona così semplicemente. Non agisce sulle particelle cariche.
Allora?

Comportamenti a lungo osservati mostrano che la gravità è creata da una qualche forma di energia (la massa ne è semplicemente una forma condensata), ed è difficile da descrivere in modo analogo alla carica.

A ragione di ciò, la gravità arcobaleno, considera l’energia a base del ragionamento. Una energia quantizzata.
Nel 2004 Magueijo e Smolin che, oltre a contribuire interessanti ipotesi su queste problematiche gravitazionali, ha introdotto un nome molto efficace per caratterizzare intuitivamente gli scenari di dipendenza delle leggi di propagazione dalla energia.

gravità_arcobaleno2Il nome proposto è “gravità arcobaleno” (“rainbow gravity”).
È un nome simpatico e piuttosto azzeccato visto che quelli che percepiamo come diversi colori non sono altro che diversi valori di energia quantizzata per le particelle di luce (i fotoni) e quindi, per un fisico, l’idea di arcobaleno si associa naturalmente all’idea di un qualcosa che dipende dall’energia.

Quello che il modello della gravità arcobaleno ha in comune con gli altri modelli è che l’energia di una particella non può assumere valori arbitrari, ma che vi è una energia massima che ogni particella può raggiungere. Questa limitazione è in sintonia con la teoria speciale della relatività di Einstein, e la teoria risultante è chiamata la teoria doppiamente speciale della relatività, o DSR.

Come i fisici spiegano, è possibile generalizzare la DSR includendo la gravità-energia, e questa teoria è chiamata per l’appunto gravità arcobaleno.

La relatività generale prevede la geometria delle curve spaziotempo in presenza di materia, e questo fa sì che la gravità esista. La  gravità arcobaleno predice che questa curvatura dipende anche dall’energia misurata dell’osservatore. Quindi, nella gravità arcobaleno, la gravità agisce in modo diverso su particelle con diversi livelli di  energie.
Questa differenza è molto piccola per oggetti come la Terra. Tuttavia, diventa significativa per oggetti come i buchi neri.

Il fatto che la gravità agisce in modo diverso su particelle con energie discrete porta inevitabilmente ad una valutazione quantistica degli effetti di propagazione nello spaziotempo con nuove caratteristiche dipendenti dalla energia.
Questa nuova frontiera applicativa e la linea di ricerca sulle applicazioni di questi spaziotempo quantistici in cosmologia ha preso il nome intrigante di “Universo arcobaleno”.

Vediamo in pratica cosa dice la teoria.
Gli studi del fisico Awad e collaboratori che ha scatenato la curiosità di tanti media sono stati pubblicati sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics del 2013.

Awad ed i suoi collaboratori hanno calcolato il percorso a ritroso nel tempo delle particelle che ora osserviamo, usando per i calcoli alcuni specifici modelli della gravità arcobaleno.
Se la stessa analisi viene fatta assumendo “vanilla gravity” (la gravità come descritta in uno spaziotempo non quantistico, ovvero la gravità originale di Einstein) si arriva a dedurre il famoso Big Bang, ovvero una singolarità iniziale in cui, in un certo senso, l’Universo sarebbe “nato”.

Quali sono le conseguenze da trarre?
Awad e collaboratori riportano che in certi modelli di Universo arcobaleno il rimpicciolimento dell’Universo ottenuto andando a ritroso nel tempo (che ovviamente è l’altro lato della medaglia della espansione temporale dell’Universo che osserviamo al crescere del tempo) viene “frenato” non riducendosi nel punto di singolarità.
L’Universo si restringe comunque andando all’indietro nel tempo ma viene rallentato sempre più e non si ha mai la singolarità del Big Bang.

In realtà la gravità arcobaleno prospetta due scenari.
Il primo è che se si percorre il tempo all’indietro l’universo diventa sempre più denso avvicinandosi ad una densità infinita ma senza mai raggiungerla.
Il secondo scenario andando indietro nel tempo l’universo arriva ad una densità estremamente elevata ma finita.
In nessuno dei due casi c’è una singolarità, ovvero un punto in cui l’universo è iniziato.

Saremmo quindi in un Universo infinitamente vecchio ma che per un tempo infinito è stato molto piccolo e poi solo in tempi “recenti”, per circa gli ultimi 14 miliardi di anni, avrebbe preso ad avere dimensioni più macroscopiche.
In definitiva il Big Bang non ci sarebbe mai stato.

Ovviamente ci sarebbero alcune cosette che la teoria della gravità arcobaleno dovrebbe spiegare, per esempio come spiegare la radiazione di fondo e ci sarebbe qualche prova in più da dare in pasto ai fisici teorici – concludo dicendo al mio cane.
Lo stesso Giovanni Amelino-Camelia conclude dicendo che questo scenario dell’Universo arcobaleno infinitamente vecchio resterà a lungo solo una ipotesi, ma confida sul fatto che la consapevolezza della plausibilità scientifica di una ipotesi di questo tipo è comunque un arricchimento.

Il mio cane si alza e va a coricarsi nella sua cuccia.

Allora il seguito alla prossima puntata.

(fonte: Giovanni Amelino-Camelia)

Informazioni su bruce

Ingegnere. Io sono responsabile di quello che dico, non di quello che capisci tu. (Massimo Troisi)
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14 risposte a Rainbow Gravity – Prima parte: il big bang non esiste

  1. Rebecca Antolini ha detto:

    Buongiorno anzi buon pomeriggio caro Silvano, oggi ho fatto la brava casalinga, e ho fatto le pulizie della primavera in cucina.. non ho ancora finito.. ma sono stanca e ho perso il mio centro di gravita😀

    domani mattina presto me lo leggo tutto con calma quando ho la testa libera… ora torno nella mia cucina a fare la brava casalinga ..😉 ciao a domani

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  2. bruce ha detto:

    Io oggi ho avuto a che fare con una persona (ragazza 27 enne) che si è infilata sul mio FB. Poi mi contatta in chat. Ho pensato che fosse interessata ai miei articoli ….. invece era interessata ad altro. Le pensano tutte.

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    • Rebecca Antolini ha detto:

      Io NO😀 hahahahah insomma forse la ragazza piaceva l’uomo maturo😉 … hai perso l’ocasione della seconda primavera (scherzo)😆

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      • bruce ha detto:

        Pensa che voleva farmi vedere in anteprima …. le sue bellezze con la webcam. Ovviamente ho detto di girare al largo.😎🙂😦

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        • Rebecca Antolini ha detto:

          hahahahah anni fa parlaimo del 2004 ne abbiamo avute ( gianni e io ) storie da ridere nei varie chat… robba da pazzi ma ci siamo divertiti da grande… (cose per adulti hahahahahah) adulti pazzi direi

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  3. MARGHIAN ha detto:

    E’ qualcosa di tosto, con calma mi rileggero’ tutto ben bene. Ciao.

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  4. Rebecca Antolini ha detto:

    Buon giorno caro Silvano, ho letto il tuo post … insomma ci sono tante teorie sul fatto del inizio del Universo.. Rainbow Gravity o gravità del arcobaleno e un pò bilbica .. Dio ho messo dopo il diluvio universale un arcobaleno con promessa che la terra non viene mai più distrutta con un diluvio..

    e l’arcobalneo i suoi colori sono il segno della pace…

    Se questa teorie dovrebbe essere approvatam si potrei magari riflettere se esiste veramente un essere Supremo un Creatore ( lasciamo la religione fuori ) … e solo una mia riflessione Pif

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    • bruce ha detto:

      Ciao Rebecca, hai visto quante cose si imparano leggendomi🙂
      La rainbow gravity è solo una teoria che è un miscuglio di altre teorie (relatività generare e meccanica quantistica) che diversamente dalla teoria standard del Big Bang non fornisce prove. Comunque interessante.
      E’ vero, l’arcobaleno è un segno della pace, ma gli uomini non lo vogliono capire. Hai visto cosa stanno facendo quelli dell’Isis?
      Buona giornata

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      • Rebecca Antolini ha detto:

        Si come evito i tg e giornali ho solo scoperto adesso attraversi i vari blog la storia ell’Isis, non voglio essere preoccupata, ma evito posti di affolamento.. la pace caro Silvano e una cosa che non esiste più, ormai la parola ordine e essere non rispettoso verso altri… mi fa tutto un pò schifo…

        e bello leggere i tuoi post, cosi posso fantasticare su tante cose… anche a te una buona giornata.. evita di andare in posti affolati …😉

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