Gli autori di un nuovo studio, potenzialmente controverso, suggeriscono che l'espansione dell'universo potrebbeessere
Il nuovo approccio è descritto in dettaglio in un articolo pubblicato sulla rivista Gravità classica e quantistica e Lucas Lombreiser, professore di fisica teorica all'Università di Ginevra.
Qual è l'espansione dell'universo?
Secondo la teoria generalmente accettata, l'universo è natoinsieme al Big Bang e sembrava un punto molto caldo e denso. Dopo frazioni inimmaginabilmente piccole di una frazione di secondo, iniziò l'espansione dell'Universo (o inflazione). Lo spazio stesso si espandeva più velocemente della velocità della luce. Durante questo periodo, le dimensioni dell'universo sono aumentate di almeno 90 volte.
Secondo la NASA, dopo l'inflazione, la crescita dell'universocontinuò, ma a un ritmo più lento. Man mano che lo spazio si espandeva, si raffreddava e si formava la materia. Un secondo dopo il Big Bang, era pieno di neutroni, protoni, elettroni, antielettroni, fotoni e neutrini.
Questa immagine dell'intero cielo mostra l'universo nascente e le fluttuazioni di temperatura che risalgono a 13,7 miliardi di anni fa. Immagine gentilmente concessa dalla NASA
Circa 380.000 anni dopo il Big Bangla materia si raffreddò abbastanza da formare atomi nell'era della ricombinazione, che portò alla formazione di un gas trasparente, elettricamente neutro. Tuttavia, dopo quel momento, l'universo sprofondò nell'oscurità, poiché né le stelle né altri oggetti luminosi si erano ancora formati.
Circa 400 milioni di anni dopo, ebbe inizio l’Universoemergono dai secoli bui cosmici nell’era della reionizzazione. Durante questo periodo di oltre mezzo miliardo di anni, abbastanza grumi di gas collassarono per formare le prime stelle e galassie, la cui energetica luce ultravioletta ionizzò e distrusse la maggior parte dell'idrogeno neutro.
Sebbene l'espansione dell'universo abbia gradualmente rallentatopoiché la materia veniva attratta l'una dall'altra sotto l'influenza della gravità, circa 5 o 6 miliardi di anni dopo il Big Bang, secondo la NASA, una forza misteriosa (l'energia oscura) iniziò ad accelerare l'espansione dell'universo. Si ritiene che questo processo continui ancora oggi.
Prove dell'espansione e della costante cosmologica
Gli scienziati sanno che l'universo si sta espandendo a causaspostamento verso il rosso, allungando la lunghezza d'onda della luce verso l'estremità più rossa dello spettro mentre l'oggetto che la emette si allontana da noi. Le galassie distanti hanno uno spostamento verso il rosso maggiore di quelle più vicine alla Terra. Ciò suggerisce che queste galassie si stanno allontanando sempre più da noi.
Più recentemente, gli scienziati hanno trovato prove a riguardoche l’espansione dell’universo non è fissa, ma sta effettivamente accelerando. Esiste un termine per questo fenomeno noto come costante cosmologica o lambda.
Qual è il problema?
La costante cosmologica era un mal di testaper i cosmologi, perché le previsioni della fisica delle particelle sul suo valore differiscono dalle osservazioni effettive di 120 ordini di grandezza. Pertanto, la costante cosmologica è chiamata "la peggiore previsione nella storia della fisica".
Ammasso globulare NGC 6397. Immagine gentilmente concessa da NASA/Francesco Ferraro/Osservatorio di Bologna
I cosmologi spesso cercano di risolvere la discrepanzatra diversi valori lambda, suggerendo nuove particelle o forze fisiche. Ma gli autori del nuovo studio hanno risolto questo problema ripensando le versioni esistenti.
Cosa suggerisce il nuovo studio?
Nell'interpretazione matematica di LombreatherL’universo non è in espansione, ma è piatto e statico, come credeva una volta Einstein. Gli effetti osservati che indicano l'espansione possono essere spiegati dall'evoluzione nel tempo delle masse di particelle come protoni ed elettroni.
In questa interpretazione, le particelle nascono dal campo,pervadendo lo spazio-tempo. La costante cosmologica è determinata dalla massa del campo. Poiché questo campo fluttua, le masse delle particelle da esso generate si comportano allo stesso modo. La costante cosmologica cambia ancora nel tempo, ma in questo modello questo processo è dovuto al cambiamento della massa delle particelle nel tempo e non all'espansione dell'universo.
Le fluttuazioni del campo portano a un grande rossospostamenti di ammassi di galassie distanti rispetto a quelli previsti dai modelli cosmologici tradizionali. Pertanto, la costante cosmologica rimane fedele alle previsioni del modello.
Ricetta dell'Universo Oscuro
Anche la nuova struttura Lombreather ne risolve alcunialtri problemi urgenti della cosmologia, inclusa la natura della materia oscura. Questo materiale invisibile supera in numero le particelle ordinarie della materia in un rapporto di 5 a 1, ma rimane incomprensibile perché non interagisce con la luce.
Il fisico ha suggerito che anche le fluttuazioni del campopuò comportarsi come un campo di assioni. In questo caso, gli assioni sono particelle ipotetiche, considerate uno dei candidati proposti per il ruolo di materia oscura.
Queste fluttuazioni possono anche “eliminare” l’oscuritàenergia, un’ipotetica forza che sta allungando il tessuto dello spazio e quindi separando le galassie sempre più velocemente. Nel nuovo modello, l'effetto dell'energia oscura sarà spiegato dalle masse di particelle, che in tempi successivi nell'Universo hanno scelto un diverso percorso evolutivo.
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