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Immagina un futuro in cui l’universo, troppo presto, si lacera. Alla fine, lo spazio-tempo viene fatto a pezzi, rendendo l’universo inabitabile.
Immagina un futuro in cui l’universo, troppo presto, si lacera. Prima vengono gli ammassi, con le loro galassie allontanate le une dalle altre. Poi il galassie sciogliere. Poi i sistemi stellari e i pianeti. Poi atomi loro stessi. Infine, spazio–tempo viene fatto a pezzi, rendendo l’universo inabitabile.
Questo è un potenziale futuro noto come Big Rip. Sembra spaventoso e quasi impossibile da immaginare, ma la parte veramente terrificante è che alcune prove sembrano puntare direttamente verso quel destino.
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Energia fantasma
Un quarto di secolo fa, gli astronomi scoprirono energia oscurache è il nome dato all’apparente accelerato espansione dell’universo. Questa energia oscura è profondamente misteriosa; al momento non capiamo cosa lo causi, da dove provenga o cosa farà. Ma ciò non ha impedito ai teorici di fare ipotesi.
La cosa più semplice che potrebbe essere l’energia oscura è una cosiddetta costante cosmologica. In questa semplice immagine, l’energia oscura è una sostanza che permea tutto lo spazio e il tempo. C’è energia oscura ovunque, anche nella stanza in cui ti trovi adesso. Questa energia oscura è perfettamente costante. È esattamente lo stesso attraverso lo spazio e il tempo. Questa sostanza accelera l’espansione dell’universo, ma per il resto non cambia mai.
Un’altra possibilità è che la sostanza dietro l’energia oscura possa ripiegarsi su se stessa, amplificandosi con il tempo. Questa situazione è nota come energia oscura fantasma (o semplicemente energia fantasma). In questo caso, l’accelerazione aumenterebbe con il tempo.
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Fantasmi nella macchina
Paradossalmente, questo aumento dell’accelerazione renderebbe l’universo osservabile molto più piccolo. Questo perché la velocità tra due punti qualsiasi continuerebbe a crescere, anche oltre il velocità della luce. In questo scenario, le galassie si allontanrebbero l’una dall’altra così velocemente che non si vedrebbero mai più. Ciò farebbe sì che il limite osservabile di ciò che potremmo vedere si restringa nel tempo in modo incontrollato.
Se due punti venissero separati più velocemente della luce, non interagirebbero più attraverso alcuna forza fisica. Mentre un’energia oscura costante lascerebbe dietro di sé oggetti già intatti, come ammassi di galassie, l’energia fantasma potrebbe farli a pezzi. In un periodo di tempo finito, tra miliardi di anni, gli ammassi si separerebbero, seguiti da oggetti sempre più piccoli. Persino i legami atomici e nucleari non resisterebbero all’assalto.
Alla fine, lo spazio stesso si dissolverebbe in un evento noto come Big Rip. Due punti qualsiasi, non importa quanto vicini, verrebbero strappati a una distanza infinita l’uno dall’altro. La struttura stessa dello spazio-tempo, i fondamenti causali che fanno funzionare il nostro universo, non si comporterebbero più. L’universo semplicemente crollerebbe.
Tuttavia, fortunatamente, la maggior parte dei fisici non crede che questo scenario possa effettivamente verificarsi. Innanzitutto, non è chiaro come questo processo di lacerazione interagisca con le altre leggi della fisica. Per esempio, quark non può essere fatto a pezzi: quando provi a farlo, hai bisogno di così tanta energia che nuovi quark si materializzano dal vuoto. Quindi fare a pezzi i quark potrebbe portare ad altre interazioni interessanti.
Inoltre, l’energia fantasma non si comporta secondo la fisica normale. Per far sì che funzioni, la sostanza fantasma deve avere energia cinetica negativa. Ma l’energia cinetica negativa di solito non si verifica nell’universo – un esempio di ciò potrebbe essere una palla che rotola naturalmente in salita – quindi questa sarebbe un’eccezione piuttosto importante alla nostra comprensione consolidata della fisica.
Prove del Grande Rip
Per decenni gli astronomi hanno tentato di misurare la forza dell’energia oscura. Lo fanno attraverso un numero noto come parametro dell’equazione di stato, che, per la sostanza dell’energia oscura, misura il rapporto tra la sua pressione e la sua densità di energia. Una costante cosmologica corrisponde a un parametro pari a -1, mentre uno scenario di energia fantasma è qualsiasi cosa in cui questo parametro sia inferiore a -1.
Finora, tutte le misurazioni astronomiche sono compatibili con una costante cosmologica, un parametro dell’equazione di stato pari a -1. Ma stranamente tutte quelle stesse misurazioni, anno dopo anno, preferiscono un valore leggermente inferiore a -1. Tutte queste misurazioni presentano incertezze, che includono il caso “noioso” di una costante cosmologica, ma è intrigante che i dati sembrino preferire un universo di energia fantasma.
Alcuni fisici ritengono che ulteriori prove ci allontaneranno dallo scenario fantasma, portandoci saldamente nella sicurezza di una costante cosmologica. Altri, tuttavia, lo prendono come un segno che l’universo potrebbe dirci qualcosa di interessante. Forse c’è qualche combinazione fisica consentita dalle leggi attuali che dà l’apparenza di energia fantasma. (Ad esempio, se calci un pallone abbastanza forte, può temporaneamente andare in salita.) O forse ci sono alcuni principi fisici nuovi di zecca che ora sembrano impossibili ma che avranno senso con una nuova comprensione.
Ma anche se avessimo uno scenario di energia fantasma, non è che l’universo si disgregherà presto. Con i noti vincoli di misurazione, il Big Rip non si realizzerebbe per centinaia di miliardi di anni. Quindi, nel frattempo, possiamo goderci il cosmo bello, calmo e stabile.
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