ENIGMA COSMICO I n ogni minima parte di niente c'è qualcosa. Se eliminiamo tutti i pianeti, le stel

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ENIGMA COSMICO I n ogni minima parte di niente c'è qualcosa. Se eliminiamo tutti i pianeti, le stel
FISICA

                                        ENIGMACOSMICO
                                                                                        Il valore stranamente piccolo della costante cosmologica
                                                                                                          è uno dei più grandi misteri della fisica

                                                                                                                                            di Clara Moskowitz

                                                              I
                                                                              n ogni minima parte di niente c’è qualcosa. Se eliminiamo tutti i pianeti, le stel-
                                                                              le e le galassie e ingrandiamo lo spazio, potremmo aspettarci un vuoto puro, ma
                                                                              sbaglieremmo. Troveremmo invece un ambiente dinamico, con particelle che
                                                                              prendono vita e scompaiono di nuovo quasi immediatamente. La meccanica
                                                                              quantistica, la teoria che descrive il mondo infinitesimale, non ammette il nul-
Illustrazione Mark Ross

                                                              la. In ogni dato momento nel tempo e nello spazio, l’energia non può mai essere perfetta-
                                                              mente zero: c’è sempre un certo margine.

    26                    Le Scienze       632 aprile 2021   www.lescienze.it                                                                       Le Scienze   27
ENIGMA COSMICO I n ogni minima parte di niente c'è qualcosa. Se eliminiamo tutti i pianeti, le stel
Da questo margine possono emergere particelle «virtuali», e          Clara Moskowitz è senior editor di «Scientific                                                                si ben al di là del punto in cui la luce può percorrere la distanza so, modificare le equazioni della teoria quantistica dei campi che
specificamente una coppia composta da una particella e dalla sua         American», dove si occupa di spazio e fisica.                                                                 tra gli oggetti che contiene. L’intero universo osservabile, calco- prevedono la quantità di energia del vuoto o aggiungere al tutto
antiparticella, che si annichiliscono a vicenda e scompaiono con                                                                                                                       lò Pauli, «non raggiungerebbe nemmeno la Luna». A quel che si               qualcosa di completamente nuovo.
la stessa rapidità con cui sono apparse. Per quanto bizzarro possa                                                                                                                     dice, trovò divertente questa stima, che all’epoca nessuno prese                Intervenendo sulla relatività generale si potrebbe cambiare il
sembrare questo fenomeno, alcuni esperimenti hanno osservato                                                                                                                           sul serio. Il primo a calcolare formalmente il valore della costan- ruolo matematico svolto dalla costante cosmologica o eliminarlo
nel mondo reale gli effetti delle particelle virtuali. Quando gli ac-                                                                                                                  te cosmologica sulla base delle previsioni della teoria quantistica         del tutto. Freese e colleghi, per esempio, hanno cercato di elimi-
celeratori di particelle hanno misurato per la prima volta la massa                                                                                                                    per l’energia del vuoto fu Jakov Zel’dovič, il quale nel 1967 scoprì        nare la necessità della costante per spiegare l’accelerazione dell’u-
                                                                         Genesi di un problema
del bosone Z, il valore era lievemente diverso da quello puro per-                                                                                                                     che l’energia dovrebbe rendere gigantesca la costante cosmologi- niverso applicando in modo diverso i calcoli della relatività gene-
ché a volte il bosone si trasformava in un quark top virtuale: una           La costante cosmologica ha una storia di alti e bassi. «Era quella                                        ca. A quel tempo, però, si riteneva che l’universo si stesse espan- rale al cosmo in espansione. «Materia e fotoni potrebbero essere
delle tante osservazioni che dimostrano l’esistenza delle particel-      che potremmo chiamare una non soluzione a un non problema»,                                                   dendo a una velocità costante o in diminuzione, e i più credevano sufficienti, senza aggiungere componenti nuovi all’universo, se il
le virtuali.                                                             spiega Rafael Sorkin, fisico del Perimeter Institute for Theoreti-                                            che la costante cosmologica fosse zero. Era nato il problema della loro ruolo nelle equazioni è diverso», dice. Il suo modello si basa
    L’effetto di tutte queste particelle che entrano ed escono dall’e-   cal Physics, in Canada. Albert Einstein la inventò nel 1917 come ar-                                          costante cosmologica.                                                       sull’idea che al di fuori della nostra percezione possano essere ce-
sistenza è un’«energia del vuoto» pulsante che riempie il cosmo ed       tificio matematico per costringere le sue equazioni di campo del-                                                Trent’anni dopo, quando gli astronomi si resero conto che l’e- late dimensioni aggiuntive, oltre alle tre spaziali e a quella tempo-
esercita una pressione verso l’esterno. Questa attività è la spiega-     la relatività generale a prevedere un universo statico, come lui e                                            spansione del cosmo stava accelerando, il problema non venne rale che osserviamo.
zione più probabile dell’energia oscura, cioè il motivo per cui l’u-     la maggior parte degli scienziati credevano allora che fosse il co-                                           meno. Il valore dell’accelerazione, sebbene incredibile all’epo-                Un’altra proposta di aggiornamento della relatività generale si
niverso, invece di rimanere statico o anche espandersi a un ritmo        smo. Ma nel 1929 l’astronomo Edwin Hubble misurò le velocità di                                               ca, era minuscolo rispetto a quello che prevedeva la meccanica chiama «sequestrazione» e viene da Padilla e colleghi. Modificano
costante, si allarga verso l’esterno a una velocità via via maggiore.    molte galassie e rimase sorpreso nello scoprire che si allontanava-                                           quantistica. In un certo senso, riesumare la costante cosmologica           la teoria di Einstein in un modo che isola la gravità cosicché non
    Il problema dell’energia del vuoto è che non ce n’è abbastan-        no tutte da noi: anzi, più la galassia era lontana, più andava veloce.                                        peggiorò la previsione: un conto era cercare di spiegare perché la          può risentire degli effetti dell’energia del vuoto. «Non voglio certo
za. Quando gli scienziati hanno iniziato a pensare per la prima vol-     Le sue misurazioni mostrarono che lo spazio si espande ovunque;                                               costante potesse valere esattamente zero, ma era ancora più dif- dire che questo sia il modello definitivo – aggiunge Padilla – ma fi-
ta a questo concetto hanno calcolato che questa energia doves-           in qualunque direzione guardiamo, sembrerà che tutte le galassie                                              ficile capire perché potesse essere appena maggiore di zero. «Ha nora nessuno è stato in grado di confutarlo».
se essere enorme; avrebbe dovuto far espandere                                             si stiano allontanando, perché la distanza tra ogni                                         un valore molto strano», affer-                                                                                      Se il problema non è la re-
l’universo in modo così potente e rapido che non        L’enigma della                     cosa e ogni altra è in crescita costante. Di fronte a                                       ma Katherine Freese, fisica te-                                                                                  latività generale, forse lo è la
si sarebbero mai formate stelle e galassie. Poiché                                         questa notizia, un paio di anni dopo Einstein deci-                                         orica dell’Università del Texas                                                                                  meccanica quantistica. Alcu-
chiaramente le cose non sono andate così, l’ener-           costante                       se di rimuovere la costante cosmologica dalle sue                                           ad Austin. «Pure più strano di                                                                                   ni teorici hanno ipotizzato che
gia del vuoto nell’universo deve essere molto pic-      cosmologica ha                     equazioni, definendola «il mio più grande abba-                                             zero».                                                                                                           non vada bene il metodo del-
cola, inferiore di circa 120 ordini di grandezza                                           glio», secondo il fisico George Gamow.                                                         Non tutti sono d’accordo sul                                                                                  la teoria quantistica dei cam-
a quanto previsto dalla teoria quantistica. È co-       attratto alcune                        Per un po’ la costante cosmologica rimase una                                           fatto che questo sia un proble-                                                                                  pi per calcolare l’energia del
me dire che qualcosa che pesa 5 chilogrammi do-                                            nota a piè di pagina della storia, ma si stava pre-                                         ma che ha bisogno di essere ri-                                                                                  vuoto. Stefan Hollands, dell’U-
vrebbe in realtà pesarne 5 seguito da 120 zeri. La
                                                        delle più grandi                   parando silenziosamente a tornare in scena. Alla                                            solto. Tecnicamente, la costan-                                                                                  niversità di Lipsia, e colleghi
differenza ha spinto alcuni scienziati a definire         menti della                      fine degli anni novanta due gruppi di astronomi                                             te cosmologica è solo una delle                                                                                  contestano l’applicazione del-
l’energia del vuoto «la peggiore previsione teori-                                         erano in competizione per misurare quanto l’e-                                              costanti fisiche, un parametro                                                                                   le normali equazioni quanti-
ca nella storia della fisica».                             fisica e ha                     spansione dell’universo rallentasse a causa della                                           che compare in un’equazione e                                                                                    stiche allo spazio-tempo cur-
    Si ritiene che l’energia del vuoto sia l’ingre-                                        gravità che attrae la materia verso l’interno. Nel                                          che può assumere qualsiasi va-                                                                                   vo, affermando che sono state
diente principale della «costante cosmologica»,
                                                         portato a una                     1998 e nel 1999 pubblicarono i loro risultati, basa-                                        lore, afferma Sabine Hossenfel-                                                                                  concepite pensando allo spazio
un termine matematico che compare nelle equa-           miriade di idee                    ti sulle misurazioni di specifiche supernove le cui                                         der, fisica teorica del Frankfurt                                                                                piatto. Se si riuscisse a modifi-
zioni della relatività generale. L’enorme differen-                                        distanze si potevano determinare in modo molto                                              Institute for Advanced Stu-                                                                                      carle correttamente per lo spa-
za tra la quantità prevista e la quantità misurata       per risolverlo                    accurato. La più distante di queste supernove si                                            dies, in Germania. Il fatto che        Quando le stelle di neutroni collidono, le onde gravitazionali che        zio curvo, sostengono, allora
di energia del vuoto è spesso chiamata «proble-                                            era rivelata molto più fioca del previsto, e quindi                                         abbia il valore che ha è solo           generano possono essere d’aiuto per studiare la costante cosmologica.    il problema della costante co-
ma della costante cosmologica». «In genere è considerato uno dei         più lontana. L’espansione non stava rallentando: anzi, stava acce-                                            un accidente numerico. «Pos-                                                                                     smologica scomparirebbe.
problemi più antipatici, imbarazzanti e difficili della fisica teori-    lerando. Questa allarmante scoperta fece vincere a tre dei ricerca-                                           siamo semplicemente prenderla per quel che è e farla finita», di-               Ma la risoluzione potrebbe richiedere qualcosa di più di una
ca di oggi», dice Antonio Padilla, fisico dell’Università di Notting-    tori principali un premio Nobel per la fisica e spinse il cosmologo                                           ce Hossenfelder. «Tutti questi dibattiti sul perché ha quel valore semplice manipolazione matematica delle equazioni tradiziona-
ham, nel Regno Unito, che da 15 anni cerca di capirlo. «Fa pensare       Michael Turner a coniare il termine «energia oscura» per indicare                                             non sono domande valide dal punto di vista scientifico». Quando             li. Una recente idea anticonformista è la proposta di Steve Carlip,
che manchi qualcosa in quello che raccontiamo. Lo trovo entusia-         la forza misteriosa che causa l’accelerazione. Fu subito proposto                                             le misurazioni astronomiche non si sono rivelate in accordo con la          dell’Università della California a Davis, secondo il quale lo spazio-
smante: come si fa a non volersene occupare?».                           che la fonte dell’energia oscura potesse essere la costante cosmo-                                            previsione non è stato falsificato nulla della teoria quantistica dei tempo sarebbe formato fondamentalmente di «schiuma». In que-
    Questo enigma ha attratto alcune delle più grandi menti della        logica: in altre parole, l’energia del vuoto. «Forse c’era più perspi-                                        campi, e la teoria è più utile che mai. «Penso che la maggior par- sta visione delle cose la curvatura dello spazio fluttuerebbe in
fisica e ha portato a una miriade di idee per risolverlo. L’anno scor-   cacia nella cantonata di Einstein che nei migliori sforzi dei comuni                                          te della comunità dei cosmologi e degli astrofisici creda che sia un        continuazione su scale minuscole, ben al di sotto di qualsiasi pos-
so Gregory Gabadadze, fisico dell’Università di New York, in un          mortali», scrisse in seguito Saul Perlmutter, uno degli autori della                                          problema perché lo sentono dire da tempo».                                  sibile misurazione. Tutta questa complessa topologia annullereb-
seminario presso il Dipartimento di fisica della Brown University        scoperta dell’accelerazione.                                                                                     Eppure molti fisici non riescono a desistere. Il valore inaspet-         be gran parte dell’effetto della costante cosmologica, rendendola
ha riassunto nel corso di un’ora tutti i concetti elaborati fino-            Sebbene la costante cosmologica permettesse ai fisici di far tor-                                         tatamente piccolo della costante cosmologica è un dettaglio fuori           molto piccola a livello locale. «È una specie di idea folle», commen-
ra dai teorici. Alla fine qualcuno nel pubblico gli ha chiesto qua-      nare nuovamente i conti delle equazioni di campo di Einstein,                                                 posto. «Mi dà molto fastidio – dice Gabadadze – e voglio risposte».         ta Carlip. «È un tentativo disperato, come d’altronde ogni altro
le di quelle idee fosse la sua favorita. «Nessuna», ha risposto Gaba-    che così prevedono un universo in accelerazione come quello os-                                                                                                                           tentativo di affrontare la costante cosmologica, e questi sono tem-
dadze. Sono tutte troppo «radicali», ha detto, e tutte richiedono di     servato dagli astronomi, il valore della costante non aveva senso.                                            Abbondanza di teorie                                                        pi disperati».
                                                                                                                                                   NASA, Goddard Space Flight Center

«rinunciare a qualche principio sacro».                                  In realtà peggiorava un problema che da tempo preoccupava gli                                                    Nonostante lo zelo con cui molti fisici hanno affrontato la que-             Anche Sorkin, per il quale la schiuma spazio-temporale di Car-
    Ma secondo alcuni fisici è proprio il nuovo lavoro teorico a ren-    scienziati. Negli anni in cui la costante era stata ignorata, i fisici                                        stione, i progressi sono stati lentissimi. «Sono passati più di 50 an- lip «va nella direzione giusta», ha una sua proposta. Lavora a un
dere particolarmente appassionante il problema. E i recenti pro-         avevano collegato questo termine della relatività generale con il                                             ni da quando Zel’dovič ha chiarito qual era il problema, e non c’è approccio per unificare la meccanica quantistica e la gravità chia-
gressi negli esperimenti di precisione in laboratorio per sondare        concetto di energia del vuoto della meccanica quantistica. Ma l’e-                                            ancora nessuna spiegazione chiara e accettata», osserva Padilla. mato teoria degli insiemi causali. Secondo questo modello, lo spa-
la gravità, nonché l’avvento dell’astronomia delle onde gravitazio-      nergia del vuoto avrebbe dovuto essere enorme.                                                                «Le idee vanno e vengono, ma in genere ne rimane poco».                     zio-tempo è discreto, cioè invece di essere un’estensione omoge-
nali, fanno sperare che alcune delle soluzioni proposte per questo           Una delle prime persone a notare che qualcosa non andava fu                                                  La maggior parte delle soluzioni proposte al problema della co- nea e continua è diviso in minuscole parti, singole unità di spazio e
problema possano finalmente essere messe alla prova sperimen-            Wolfgang Pauli, che negli anni venti scoprì che questa energia do-                                            stante cosmologica rientra in tre categorie: cambiare le equazioni          tempo che rappresentano i costituenti dell’universo come gli ato-
talmente o, per lo meno, escluse.                                        veva essere così intensa che il cosmo avrebbe dovuto espander-                                                della relatività generale che descrivono l’espansione dell’univer- mi sono gli elementi costitutivi della materia. Se le cose stanno co-

28   Le Scienze                                                                                                             632 aprile 2021                                           www.lescienze.it                                                                                                               Le Scienze    29
ENIGMA COSMICO I n ogni minima parte di niente c'è qualcosa. Se eliminiamo tutti i pianeti, le stel
IL PROBLEMA
sì, il calcolo della costante cosmologica include una divisione per      gia abbia fatto variare nel tempo le costanti fondamentali della na-
il numero di unità spazio-temporali nell’universo, il che portereb-
be a un valore molto più vicino a quello osservato dagli astronomi.
                                                                         tura. Non sono ancora emerse indicazioni di costanti incostanti.
                                                                            Nel corso della prossima ventina d’anni vari esperimenti do-                                                                                             Un enigma in tre parti
    Una delle soluzioni più note e, da alcuni, più odiate al proble-     vrebbero fornire agli scienziati un’idea migliore se la costante
ma della costante cosmologica è il cosiddetto principio antropico.       cosmologica (e l’energia del vuoto con essa) sia o meno la fonte                                                Il problema della costante cosmologica è un mistero importante della fisica: il valore della costante, che compare nelle equazioni della relatività gene-
Questa impostazione concorda sul fatto che la costante cosmolo-          dell’energia oscura. La Legacy Survey of Space and Time dell’os-                                                rale di Albert Einstein, sembra molto più piccolo rispetto a quello previsto dalla teoria. Al centro di questo enigma ci sono tre concetti intrecciati: l’e-
gica nel nostro universo ha un valore improbabile, ma lo spiega          servatorio Vera C. Rubin, prevista per l’inizio nel 2022 su un te-                                              nergia del vuoto (contenuta nello spazio in quanto tale), l’energia oscura (che fa accelerare l’universo) e la costante stessa.
dicendo che viviamo in un multiverso. Se la nostra è solo una fra        lescopio attualmente in costruzione in Cile, dovrebbe migliorare
tante bolle in un mare cosmico, in ognuna delle quali ci sono leg-       drasticamente la precisione delle misurazioni attuali della storia
gi fisiche e costanti diverse, allora ce ne deve essere una con que-     dell’espansione cosmica. Presto potremmo essere in grado di dire                                                                    Vuoto
sto valore. La maggior parte degli altri valori non porterebbe a         molto più chiaramente se nei dati c’è spazio per la quintessenza o
universi con galassie, stelle, pianeti o vita, quindi ha senso che ci    se ad agire è stata una forza immutabile.                                                                                                                                                                                                       Galassie in allontanamento
troviamo in uno dei casi speciali. Poiché la teoria delle stringhe                                                                                                                                                                                        Un termine, rappresentato dalla
richiede un multiverso, i teorici delle stringhe tendono a conside-      Increspature dello spazio-tempo e stelle di neutroni                                                                                                                             lettera greca lambda, introdotto
rare il problema della costante cosmologica come risolto da que-            Se, come sembrano mostrare finora le prove, l’energia oscura è                                                                                                                da Einstein nelle equazioni della
                                                                                                                                                                                                                     Particella Antiparticella
sto ragionamento. Altri fisici, invece, la considerano una scappa-       veramente dovuta alla costante cosmologica, c’è ancora qualche                                                                                                                   relatività generale che descrivono
toia: «Significa arrendersi al problema», secondo Sorkin.                speranza di trovare fra le varie proposte una spiegazione per il suo                                                                                                             come la materia e l’energia
    Tutte queste strategie tendono a includere revisioni significa-      piccolo e inaspettato valore. I prossimi esperimenti e le osserva-                                                                                                               deformano lo spazio-tempo
tive della fisica. «Ognuna richiede un’importante ristrutturazione       zioni astronomiche potranno offrire un modo per orientarsi tra la
dei principi basilari, come lo spazio-tempo o il numero di dimen-        proliferazione di teorie, eliminandone alcune e, forse, portando
                                                                                                                                                                                           Le particelle              Appare una coppia
sioni dell’universo», afferma Gabadadze. «Lasciano tutte un che di       dati a sostegno di altre.
                                                                                                                                                                                        interagiscono e si               di particelle
amaro in bocca». Nessuna specifica teoria emerge con chiarezza al           Cinque anni fa gli scienziati hanno acquisito un punto di vista                                              annichiliscono
di sopra delle altre. «A questo punto diventa una questione di gu-       nuovo da cui studiare il cosmo quando hanno iniziato a rilevare le                                                 a vicenda
                                                                                                                                                                                                                                                                   La costante
sti», dice Carlip. «Probabilmente la risposta è qualcosa a cui nessu-    onde gravitazionali, le increspature nello spazio-tempo prodotte                                                                                                                          cosmologica
no ha pensato».                                                          dalla collisione di enormi masse come i buchi neri e le stelle di                                                                                           or
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 sa

                                                                                                                                                                                                                                    F
                                                                                                                                                                                                                                          se
                                                                                                                                                                                                En                                             ca u                                                         au
                                                                         neutroni. Ormai gli osservatori di onde gravitazionali come LIGO                                                            e rg i a d e l v u o t o                      sa                                              Fors
                                                                                                                                                                                                                                                                                                       ec                   Ene
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  rg i a o s c u r a
Costanza o quintessenza?                                                                   negli Stati Uniti e Virgo in Europa registrano con
    La costante cosmologica rimane la migliore            Per risolvere                    regolarità le onde prodotte dai cataclismi cosmi-
spiegazione per l’energia oscura, la forza miste-                                          ci: queste onde possono rivelarsi utili per sondare                                                                                                                  costante
riosa che fa accelerare l’espansione dello spazio.         il mistero                      la natura dell’energia del vuoto. Alcuni tentativi
                                                                                                                                                                                             L’energia nello spazio vuoto, composta
                                                                                                                                                                                             da «particelle virtuali»: coppie di                              cosmologica
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      La forza che fa accelerare
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      l’espansione dell’universo
Ma se invece l’energia oscura non fosse affatto          della costante,                   di risolvere il problema della costante cosmolo-                                                  particelle e antiparticelle che appaiono
correlata con la costante cosmologica o con l’e-                                           gica proponevano modifiche alla relatività gene-                                                  e scompaiono costantemente
nergia del vuoto? Se l’energia del vuoto dell’uni-      gli esperimenti                    rale secondo cui la gravità viaggerebbe a veloci-                                                                                                            Equazione di campo di Einstein
verso in qualche modo si annullasse perfettamen-                                           tà lievemente inferiore a quella della luce. Il fatto                                                 descrive la curvatura                                                                                                   è la costante di gravitazione
te e la costante cosmologica fosse zero? In questo
                                                         cercano indizi                    che le onde gravitazionali, a quel che pare, arriva-
                                                                                                                                                                                                 dello spazio-tempo                                                                                                      universale

caso l’energia oscura potrebbe essere dovuta a              su scala                       no simultaneamente alla luce degli stessi eventi                                                      descrive la struttura
                                                                                                                                                                                                 dello spazio-tempo
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         descrive l’energia
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         e la quantità di moto della
qualcosa chiamato quintessenza.                                                            ha escluso questa idea e alcune altre teorie. «Die-                                                                                                                                                                           materia e della radiazione
    Il concetto di quintessenza è stato introdot-        cosmica e alle                    ci anni fa avevamo un modello chiamato Fab Four
                                                                                                                                                                                                 (lambda), la costante cosmologica,
                                                                                                                                                                                                 è un termine che può descrivere
to nel 1998 dai fisici Robert Caldwell, Paul Stein-                                        che aveva l’obiettivo di risolvere il problema del-
hardt e Rahul Dave come spiegazione alternati-
                                                          distanze più                     la costante cosmologica», dice Padilla. «Già avevo
                                                                                                                                                                                                 una forza repulsiva nello spazio                                                                                        è la velocità della luce

va per l’espansione accelerata dell’universo. La        piccole possibili                  qualche dubbio in proposito, ma i dati delle onde
quintessenza sarebbe una forma di energia dif-                                             gravitazionali lo hanno fatto fuori».
fusa nello spazio e dotata di pressione negativa. A differenza della        Le onde gravitazionali stanno rivelando anche una strana at-                                              lo Stato di Washington, dove gli scienziati usano apparati sensibi-                    non dirà necessariamente l’ultima parola: è possibile che cambia-
costante cosmologica, la quintessenza potrebbe variare nel tem-          tività all’interno delle stelle di neutroni. Questi resti compatti di                                        lissimi per fare test di precisione sulla gravità. Il loro strumento è                 menti simili avvengano solo a distanze oltre la nostra portata.
po. Una versione della quintessenza, chiamata energia fantasma,          supernove sono così densi che gli atomi vi collassano, e protoni                                             una cosiddetta bilancia di torsione: un disco di metallo con alcu-                         «Continueremo a provare», dice Gabadadze dei tentativi di veri-
postula un’energia la cui densità aumenta con l’età dell’universo,       ed elettroni si comprimono insieme fino a formare una massa di                                               ni fori pende da un filo sottile, mentre un disco simile, immediata-                   ficare con esperimenti le ipotesi sulla costante. «Ogni generazione
che porterà a un «grande squarcio» finale (big rip), quando lo spa-      neutroni quasi puri. Questo stato bizzarro dà origine a strani fe-                                           mente sotto, ruota a una velocità costante. I due sono separati da                     di fisici dal 1960 circa ha visto emergere nuove soluzioni. Forse un
zio verrà lacerato da un’espansione incontrollata finché la distan-      nomeni: per esempio, forse il nucleo di una stella di neutroni con-                                          distanze dell’ordine dello spessore di un foglio, e quando il disco                    giorno alcune daranno previsioni osservabili che si potranno ve-
za tra le particelle diventerà infinita.                                 terrebbe una nuova fase della materia che provocherebbe una di-                                              inferiore ruota la sua forza gravitazionale induce lievi rotazioni in                  rificare, ma ancora non ci siamo». Nonostante la difficoltà del pro-
    Per verificare se l’energia oscura è causata dalla quintessen-       scontinuità nella quantità di energia del vuoto al suo interno. Gli                                          avanti e indietro del disco superiore.                                                 blema, lui e altri fisici continuano a sperare che presto emerga una
za o dalla costante cosmologica occorre determinare se l’intensi-        osservatori di onde gravitazionali possono essere sensibili agli ef-                                            Questo esperimento di estrema sensibilità permette ai ricerca-                      soluzione. Forse i tentativi per capire il problema della costante co-
tà dell’energia oscura è cambiata nel tempo. Vari progetti hanno         fetti gravitazionali dell’energia del vuoto aggiuntiva e forse svele-                                        tori di studiare come si comporta la gravità su scale dell’ordine di                   smologica riveleranno verità più profonde sulla fisica quantistica
raccolto dati sul tasso di espansione dello spazio in diverse epoche     ranno segreti sulla natura di questa energia.                                                                decine di milionesimi di metro. Se su distanze così ravvicinate la                     e sulla relatività generale. O forse scopriremo una soluzione più
                                                                                                                                                   Illustrazione Federica Fragapane

cosmiche: uno è la Dark Energy Survey, una ricognizione della               E mentre gli esperimenti di astrofisica cercano indizi su sca-                                            forza gravitazionale si attenua, come suggeriscono alcune idee, o                      semplice. E anche nell’attesa di una soluzione che potrebbe non
durata di sei anni per mappare le galassie a varie distanze diverse      la cosmica, anche esperimenti un po’ più vicini a noi potrebbero                                             se vi si possono distinguere minuscole dimensioni spaziali extra, il                   concretizzarsi mai, per i fisici è entusiasmante già la ricerca.    n

su una vasta area del cielo, usando il telescopio Victor M. Blan-        contribuire a orientarci tra le ipotesi sulla costante cosmologica.                                          gruppo di Eöt-Wash le troverà. Finora nei loro test la gravità ha se-
co, in Cile. I dati dell’indagine sono stati raccolti, ma i ricercato-   Gli studi in laboratorio che sondano l’universo alle distanze più                                            guito alla lettera le leggi di Newton e Einstein e non sono state os-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                   PER APPROFONDIRE
ri li stanno ancora analizzando: finora tutti gli indizi fanno ritene-   piccole possibili potrebbero essere sensibili ad alcune alterazioni                                          servate dimensioni nascoste, ma i ricercatori continuano a regola-
re che l’energia oscura sia costante. Un altro modo per scoprire se      della relatività generale proposte dai fisici.                                                               re la bilancia per sondare distanze sempre più piccole. Anche se il                    L’enigma dell’energia oscura. Riess A.G. e Livio M., in «Le Scienze» n. 573,
la quintessenza è reale consiste nel cercare prove che questa ener-         Un esempio è il lavoro del gruppo Eöt-Wash dell’Università del-                                           gruppo non rileverà mai deviazioni legate all’energia del vuoto, ciò                   maggio 2016.

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