La trama spazio-tempo si avvia ad essere una certezza scientifica ?

Le osservazioni del telescopio spaziale Fermi della NASA forniscono un valido metodo per verificare sperimentalmente la teoria della schiuma spazio-temporale, elaborata per coniugare la relatività generale di Albert Einstein con la meccanica quantistica. Lo spiega in un articolo molto interressante il sito Lescienze, riprendendo una ricerca che illustra uno studio teorico pubblicato su “Nature Physics”  da Giovanni Amelino Camelia della "Sapienza" Università di Roma e colleghi. La relatività generale, di cui quest'anno ricorre il centenario, e la meccanica quantistica sono due grandi teorie che hanno avuto grande successo nel descrivere fenomeni fisici, e in effetti sono state verificate sperimentalmente più e più volte. C'è tuttavia una grande difficoltà nel conciliarle tra loro, o meglio nell'elaborare una teoria più ampia che le comprenda entrambe.

Le difficoltà nascono innanzitutto per la differenze di scale dimensionali: la relatività generale descrive le interazioni gravitazionali tra i corpi macroscopici e che si svolgono su grandi distanze, mentre la teoria quantistica riguarda oggetti microscopici, per esempio gli atomi.


Una delle proposte più affascinanti che cerca di mettere d'accordo relatività generale e meccanica quantistica è quella della cosiddetta schiuma spazio-temporale. Lo spazio-tempo, cioè l'insieme delle tre dimensioni spaziali e di quella temporale, è l'ente fisico-geometrico descritto dalla teoria della relatività generale come una specie di tessuto che permea tutto l'universo.


Ogni massa deforma questo tessuto come farebbe una palla da biliardo o un qualsiasi corpo posato su un lenzuolo fissato ai quattro estremi. Una biglia posata sul lenzuolo, cadrebbe inevitabilmente verso la concavità, finendo a ridosso della palla da biliardo: con lo stesso principio si spiega l'attrazione gravitazionale tra corpi dotati di massa.

Illustrazione dei fotoni che dagli angoli remoti del cosmo raggiungono il telescopio spaziale Ferm.i (Cortesia "Sapienza" Università di Roma)
Illustrazione dei fotoni che dagli angoli remoti del cosmo raggiungono il telescopio spaziale Ferm.i (Cortesia "Sapienza" Università di Roma)

Proseguendo con questa analogia è possibile pensae che qualunque tessuto visto abbastanza da lontano appaia perfettamente liscio. Avvicinandosi invece si può capire che è dotato di una struttura fine alle scale dimensionali più piccole. La teoria della schiuma, in termini generali, fa proprio questo: postula che il tessuto dello spazio-tempo abbiamo una struttura "porosa" alle scale più piccole, anche dell'ordine di 10 elevato alla meno 35 metri.
Ma proprio le scale estremamente ridotte hanno rappresentato un limite insormontabile per tutti i tentativi di trovare una conferma sperimentale alla teoria della schiuma spazio-temporale.


Ora però Amelino Camelia e colleghi hanno scoperto che c'è un modo per verificarla ed è basato su alcune osservazioni astronomiche effettuate con il telescopio spaziale Fermi: a interessare gli autori dello studio è in particolare un lampo di raggi gamma catturato nel 2009.


"I tempi lunghissimi di propagazione dalle sorgenti astrofisiche osservate dal telescopio Fermi, tempi di miliardi di anni, di fatto amplificano gli effetti piccolissimi della schiuma spazio-temporale, portando a un effetto complessivo che è potenzialmente osservabile”, ha spiegato Amelino Camelia.


Il livello di precisione delle misure di Fermi è già sufficiente per escludere alcune varianti della teoria della schiuma spazio-temporale, ma il risultato più importante è aver stabilito un metodo di analisi dei dati di Fermi che potrà essere affinato via via. Proseguendo su questo cammino, le osservazioni del cosmo potrebbero fornire indicazioni "in positivo" su qual è la variante corretta della teoria.


"Il fatto che per la prima volta dati sperimentali ci dicano qualcosa di significativo sulla schiuma anche semplicemente per escludere ciò che essa non è, rappresenta un passo significativo nell’esplorazione di questo scenario”, ha concluso Amelino Camelia.

Bibliografia e risorse

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Commenti: 3
  • #1

    Diogene (giovedì, 19 marzo 2015 22:24)

    Affascinante l'astrofisica e la fisica lasciano annichiliti per le domande che ci pongono. Di fronte a tutto ciò mi chiedo come sia possibile non emozionarsi, non sentire almeno un po' di interesse, e ridurre tutto alle solite beghe su questioni stupide che non hanno importanza.

    A questo aggiungiamo la notizia che l’equazione di Einstein sul wormhole si risolve con un motore di campo gravitazionale alimentato dalla materia oscura.

    Abbiamo ribaltato tutti i postulati..

  • #2

    idraulico liquido (giovedì, 19 marzo 2015 23:40)

    volevo sapere se oltre ai buchi neri, buchi bianchi, esistono anche i buchi di spugna dei quanti di spaziotempo?!

  • #3

    Fabio (giovedì, 19 marzo 2015 23:58)

    Anche i buchi nell'acqua che ogni tanto fanno gli scienziati come i neutrini più veloci della luce XD