SCIENZA

Big Bang inizio o trasformazione dell’Universo?

Tutto è iniziato con il BIG BANG 13,8 miliardi di anni fa, quando l’Universo era piccolo, caldo e denso. In meno di un miliardesimo di miliardesimo di secondo, quel piccolo universo si espanse a più di miliardi di volte la sua dimensione originale. Attraverso un processo chiamato “inflazione cosmica“. Big Bang inizio o trasformazione.

Poi sopraggiunse una ” graziosa uscita”, quando l’inflazione si fermò. l’Universo continuò ad espandersi e a raffreddarsi, ma ad una frazione del ritmo iniziale.

Nel corso dei successivi 380.000 anni, l’Universo era così denso che persino la luce non era in grado di attraversarlo. Il cosmo era formato da un plasma opaco e surriscaldato di particelle disperse.

Quando finalmente gli elementi si raffreddarono abbastanza da formare i primi atomi di idrogeno, l’Universo diventò rapidamente trasparente. Le radiazioni scoppiarono in tutte le direzioni e l’Universo stava per diventare l’entità irregolare che vediamo oggi. Con vaste strisce di spazio vuoto punteggiate da ammassi di particelle, polvere, stelle, buchi neri, galassie ed altre forme di materia ed energia.

Ad un certo punto questi pezzi di materia si allontaneranno così tanto da scomparire lentamente. Secondo alcuni modelli matematici. l‘Universo diventerà una zuppa fredda e uniforme di fotoni isolati. Non è un finale particolarmente drammatico, sebbene soddisfacente.

E se il BIG BANG non fosse davvero l’inizio di tutto?

(Big Bang inizio o trasformazione dell’Universo‘?)

Forse è stata una svolta in un ciclo continuo di contrazione ed espansione. Oppure potrebbe essere più simile ad un punto di riflessione, con un’immagine speculare del nostro Universo che si espande verso “l’altro lato”. Dove l’antimateria sostituisce la materia e il tempo stesso scorre all’indietro.

O anche un momento di transizione in un Universo che è sempre stato (esisitito) e sempre sarà in espansione. Tutte queste teorie sono al di fuori della cosmologia convenzionale, ma sono supportate da scienziati influenti.

LA TEORIA DELL’INFLAZIONE COSMICA E’ DIFETTOSA?

Molte teorie in competizione sul BIG BANG derivano da una profonda insoddisfazione per l’idea di inflazione cosmica.

“Devo confessare che non mi è mai piaciuta l’inflazione sin dall’inizio”. Afferma Neil Turck, ex direttore del Perimeter Institute for Theoritical Physics di WATERLOO, in Canada.

“”Il paradigma inflazionistico è fallito”, aggiunge Paul Steinhardt. Professore di scienze presso la Princenton University negli Stati Uniti. E sostenitore del modello secondo cui il BIG BANG è stato un punto di svolta in un continuo ciclo di contrazione ed espansione.

” Ho sempre considerato l’inflazione una teoria molto artificiale”, afferma Roger Penrose, professore emerito di matematica all’Università di Oxford, Regno Unito.

” Il motivo principale per cui questa teoria non è morta alla nascita è che era l’unica cosa a cui la gente potesse pensare per spiegare ciò che chiamiamo. – Invarianza di scala delle fluttuazioni di temperatura nel fondo cosmico a microonde.

Il nostro Universo osservabile si è espanso da una minuscola regione omogenea. All’interno di quel caos primordiale, producendo CMB uniforme ( il CMB o Cosmic microwawe Fund è stato un fattore fondamentale. In tutti i modelli dell’Universo da quando è stato osservato per la prima volta nel 1965. E una debole radiazione ambientale trovata ovunque nell’Universo osservabile che risale a quel momento quando l’Universo divenne trasparente).

(Big Bang inizio o trasformazione dell’Universo?)

IL CAMPO DI INFLAZIONE

” L‘inflazione sembra essere qualcosa che un supporto sufficiente dai dati in modo che possiamo prenderli come standard”, afferma Mack. “E’ ciò che insegno nelle mie lezioni. Ma dico sempre che non siamo sicuri che ciò accada. Sembra adattarsi bene ai dati ed è ciò che la maggior parte delle persone direbbe molto probabilmente”.

Un’idea avanzata dai sostenitori dell’inflazione è che le particelle teoriche costituivano qualcosa chiamato “campo di inflazione“. Che ha guidato l’inflazione e quindi si è decomposta nelle particelle che vediamo oggi intorno a noi.

Ma anche con aggiustamenti come questo, la teoria dell’inflazione fa previsioni che, almeno fino ad ora, non sono state confermate. Dice che lo spazio-tempo deve essere stato distorto dalle onde gravitazionali primordiali che rimbalzavano intorno all’Universo con il Big Bang. Ma, sebbene siano stati rilevati alcuni tipi di onde gravitazionali, nessuno di questi primordiali è stato ancora trovato a supporto della teoria.

La Fisica Quantistica porta anche la teoria dell’inflazione in luoghi confusi. Si prevede che le rare fluttuazioni quantiche causino l’inflazione per dividere lo spazio in un numero infinito di patch. Con proprietà totalmente diverse: un “Multiverso” in cui si verifica letteralmente tutto ciò che si può immaginare.

” La teoria è completamente inconcludente”, afferma Steinhardt. ” Possiamo solo dire che l’Universo osservabile può essere così o qualsiasi altra possibilità che si possa immaginare. A seconda di dove siamo nel Multiverso. Nulla è escluso fisicamente”.

Steinhardt, che era uno degli architetti originali della teoria inflazionistica, alla fine si arreso davanti alla mancanza di lungimiranza e testabilità.

(Big Bang inizio o trasformazione dell’Universo?)

L’UNIVERSO A SPECCHIO.

IL problema potrebbe avere a che fare con lo stesso Big Bang. E con l’idea che ci sia stato un inizio nello spazio e nel tempo. La teoria secondo cui il Big Bang potrebbe essere stato un punto di svolta. Va contro l’immagine di un universo caldo e denso che ha iniziato ad espandersi e a raffreddarsi 13,8 miliardi di anni fa. Ma, anzichè essere l’inizio dello spazio e del tempo, questo è stato un momento di transizione da una fase precedente. Durante la quale lo spazio si stava contraendo. In un salto, anzichè un esplosione, afferma STeinhrdt, parti distanti del cosmo avrebbero avuto molto tempo per interagire tra loro. E formare un unico Universo liscio, in cui le fonti di radiazione CMB avrebbero avuto la possibilità di bilanciarsi, tornare a questo stato denso e ricominciare il ciclo.

Stinhardt e Turck hanno lavorato insieme su alcune versioni precedenti di questo modello. In cui l’Universo si è ridotto in misura considerevole che la fisica quantistica ha superato la fisica classica, lasciando incerte le previsioni.

Più recentemente, tuttavia, un’altra collaboratrice di Steinhardt, Anna Lijas, ha sviluppato l’ipotesi di un modello. In cui l’Universo non è mai così piccolo da dominare la fisica quantistica. ” E’ un’idea molto prosaica e conservatrice, descritta in ogni momento da equazioni classiche”, afferma Steinhardt. ” Il modello inflazionistico dice che esiste un Multiverso, che ci sono un numero infinito di modi in cui l’Universo può sorgere. E che viviamo in un Universo liscio e piatto. questo è possibile, ma non probabile”.

Neil Turck ha anche esplorato un’altra alternativa più semplice alla teoria inflazionistica, ” L’Universo a Specchio“. Prevede che un altro Universo dominato dall’antimateria. Ma governato dalle stesse leggi fisiche delle nostre, si sta espandendo dall’altra parte del Big Bang – una specie di “anti universo”, se vuoi. “Su larga scala, l’Universo non è caotico, non è casuale. E’ incredibilmente ordinato e richiede pochissimi numeri per descrivere tutto”. Con un tale pensiero, Turck non vede un Multiverso, altre dimensioni o nuove particelle per spiegare cosa si può vedere guardando il cielo.

L’Universo Specchio offre una spiegazione per tutto questo e può anche risolvere uno dei – grandi misteri. Se sommi tutta la massa nota in una galassia – stelle, nebulose, buchi neri -. Il totale non crea abbastanza gravità per spiegare il movimento all’interno e tra galassie. Il resto sembra essere composto da qualcosa che non possiamo vedere: la materia oscura. Questo materiale misterioso è responsabile di circa l’85% della materia dell’Universo. Il modello ” Mirror Universe” prevede che il Big Bang abbia prodotto in abbondanza una particella nota come ” Neutrini

destrimani”. Sebbene i fisici delle particelle non li abbiano ancora osservati direttamente, sono sicuri che esistano; costituiscono la materia oscura, secondo coloro che sostengono la teoria dell’Universo Specchio.

LA TEORIA DEI CICLI COSMOLOGICI.

Forse l’alternativa più stimolante al Big Bang e all’inflazione è la teoria “Cyclical Compliant Cosmology (CCC) di Roger Penrose. ( La Teoria dei Cicli Cosmologici). Come la teoria della svolta, coinvolge un universo che potrebbe essere esistito da sempre. Ma la CCC, non attraversa mai periodi di contrazione, si espande e basta.

“La mia opinione è che il Big Bang non è stato l’inizio”, afferma Penrose. “Il quadro completo di ciò che conosciamo oggi, l’intera storia dell’Universo, è ciò che chiamo ‘ l’era in una successione di secoli’.”

Il modello Penrose prevede che gran parte della questione dell’Universo verrà infine trascinata in buchi neri ultramassicci. Man man o che l’Universo si espande e si raffredda fino allo zero quasi assoluto . Questi buchi neri “bolliranno” attraverso un fenomeno chiamato ‘RAdiazione di Hawking’.

” Dobbiamo ragionare in termini di anni googol, che significa un numero 1 con 100 zeri, afferma Penrose.

” Questo è il numero di anni ( eoni) in cui i buchi neri davvero grandi spariranno, finalmente. E poi avremo un Universo dominato da fotoni”. Penrose afferma che a questo punto l’universo sembrerà simile alla sua origine, ponendo le basi per l’inizio di una nuova era.

(Big Bang inizio o trasformazione dell’Universo?)

BUCHI NERI E ONDE GRAVITAZIONALI.

Una delle previsioni del CCC è che potrebbe esserci un record di un’era precedente. Nel fondo cosmico a microonde che originariamente ispirava il modello di inflazione. Quando i buchi neri ipermassicci si scontrano, l’impatto rilascia un’enorme quantità di energia sotto forma di onde gravitazionali. Quando finalmente evaporano, rilasciano altra energia sotto forma di fotoni a bassa frequenza. Entrambi i fenomeni sono così potenti, afferma Penrose. Che possono “uscire dalla transizione” da un’era all’altra, lasciando il proprio tipo di ‘segno’ incorporato nella CMB come un eco del passato.

Penrose chiama i modelli lasciati alle spalle dall’evaporazione dei buchi neri ‘ punti Hawking’.

Nei primi 380.000 anni dell’era attuale, questi sarebbero solo piccoli punti nel cosmo, ma, via via che l’Universo si espande, appariranno come ‘punti nel cielo’. Penrose ha lavorato con cosmologi polacchi, coreani e armeni per vedere se questi possono trovarsi confrontando le misurazioni della CMB con migliaia di modelli casuali.

” La conclusione che abbiamo raggiunto è che vediamo punti nel cielo con una sicurezza del 99,98%”, afferma Penrose. Il mondo della fisica, tuttavia, è rimasto in gran parte scettico circa questi risultati. E fino ad oggi c’è stato un interesse limitato tra i cosmologi nel tentativo di replicare l’analisi di Penrose. E’ improbabile che possiamo osservare direttamente ciò che è accaduto nei primi momenti dopo il Big Bang, figuriamoci nei momenti precedenti. Il plasma opaco surriscaldato che esisteva nei primi momenti probabilmente oscurerà la nostra visione per sempre. Ma ci sono altri fenomeni potenzialmente osservabili, come le onde gravitazionali primordiali, i neutrini destrimani, che possono fornirci alcuni indizi su quali teorie siano corrette.

” Mentre sviluppiamo nuove teorie e modelli di cosmologia, ci arrivano altre previsioni interessanti che possiamo investigare”, afferma Mack “. La speranza non è necessariamente quella di vedere direttamente l’inizio di tutto, ma forse, in qualche modo, possiamo comprendere meglio la struttura della fisica stessa”.

FONTE: BBC FUTURE NEWS.

La storia dell’Universo, del suo inizio, della sua ipotetica fine, continuerà sempre ad essere discussa.

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