Ciao.  In queste ore, senza internet in casa, e con i “giga” della promozione Vodafone finiti, non mi è rimasto che scrivere, profittando di qualche “tempo morto” nel dovere quotidiano. In genere, sto al computer dalle 20 circa alle 21, 21 e 30 circa, e poco riesco a fare. Volendovi scrivere qualcosa, ho concentrato l’attenzione su di un trafiletto, due righe di notizia che ho letto due giorni fa e che hanno catalizzato la mia curiosità. La notizia di una nuova teoria sulla formazione del universo, dopo il Big Bang. Non è quindi una teoria alternativa al Big Bang, ma una nuova versione del Big Bang stesso, che ipotizza pensate, la nascita e lo sviluppo non dell’universo, ma di due universi. Così.

UNIVERSI SPECULARI

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Il Big Bang forse ha generato due universi. Due universi, da una unica origine

Qualche giorno fa, a casa, per i pochi minuti che la linea ADSL teneva, nelle brevi “News” della pagina di Tiscali, ho letto un trafiletto, poche righe che illustrano una teoria cosmologica che, se confermata, cambia il modo comune di intendere l’universo sotto l’ottica della sua più probabile origine: Il Big Bang. Infatti, la teoria suffragata da ragionamenti estremamente logici (calcoli, simulazioni virtuali e schemi) ancor più in quanto formulati da menti eccelse in campo scientifico, nell’astrofisica in specifico sulla base di quanto di certo e di possibile si conosce, sull’universo.

La teoria, va detto e ribadito, non e’ una teoria alternativa al Big Bang come tante ce ne sono, come ad esempio; l’universo stazionario e mai creato; l’universo che è in realtà un ologramma bidimensionale e come tale crea l’illusione della tridimensionalità; l’universo senza la gravità ove questa sarebbe solo una dimensione virtuale ed illusoria; un altra teoria dove il tempo è illusorio; il multiverso senza inizio ne’ fine nelle sue innumerevoli versioni quali un brulicare infinito di bolle-universo, l’universo ciclico che non collassa mai del tutto e che alla fine di ogni si riespande da un punto non nullo, tanti universi disposti su dei “piani dimensionali” che chiamano brane; universi chiusi, aperti, con spazi negativi a sella di cavallo destinati ad espandersi all’infinito a fronte di altri che collassano appena formatisi, e chi più ne sa più ne metta.

No, questa teoria è invece pro-big bang, non alternativa ad esso. Di alternativo, ha invece la versione dell’effetto che il big bang abbia prodotto, su che cosa il big bang abbia prodotto: dal big bang, secondo questa teoria, sarebbero nati non uno, ma due universi, aventi appunto la stessa origine da un punto primordiale comune, ma sviluppatisi “contemporaneamente” – se questa parola ha senso.- su due opposte “direzioni”, sempre se così possiamo chiamarle. Due opposte direzioni… di tempo, e quindi, di spazio. Un universo ed un anti universo, dunque, nati insieme da una unica esplosione iniziale; esplosione che non fu una esplosione nel senso comune del termine, anche se guardando i fuochi di artificio, una granata sembra essere la nascita dell’universo, ma una “fluttuazione” di energia più forte di quelle “normali” nell’ipotetico “mare” di particelle virtuali che, nel vuoto, si formerebbero e sparirebbero all’istante.

Una fra tutte, una fluttuazione fra le tante, ma più energetica, è emersa da questo “mare di vuoto energetico”, da un “nulla energetico che ha la capacità potenziale di creare qualcosa”, come pensava il fisico Stephen Hawking, scomparso il 14 marzo dell’anno scorso. Una “fluttuazione” nel vuoto, più potente delle altre, che per questo non è stata “riassorbita dal vuoto”, e si è invece ingrandita, ,divenendo di fatto una bolla in espansione continua, generando le dimensioni di spazio e di tempo, ed altre dimensioni ancora (esisterebbero 11 o addirittura 43 dimensioni!), necessarie all’esistenza della materia, delle forze che la governano, e della energia, di cui è fatto l’universo, che cosi’ si è formato, secondo la teoria del Big Bang. Teoria che ha le sue sottoteorie, fra qui oggi, questa dell’universo.. “double face”.

Prima di immergerci in questa interessante e intrigante questione, vorrei fare un piccolo “ripasso” su come è concepito normalmente l’universo creato dal Big Bang, la sua versione standard, e vedere poi la differenza prospettata dalla nuova teoria. Vi dirò poi perché, questa teoria del doppio universo mi stia cosi’ simpatica.

L’UNIVERSO STANDARD- DAL BIG BANG, UNA BOLLA DI FORMA SFEROIDALE CONTENENTE ENERGIA E MATERIA – LA MISETRIOSA SCOMPARSA DELL’ANTIMATERIA

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Raffigurazione (ovviamente convenzionale) dell’universo standard, immaginando il punto del Big Bang al centro- ma cio’ è inesatto, ogni punto di osservazione, in uno spaziotempo curvo, e’ “centro”: lo spazio-tempo si espande – o meglio, si dispiega-  nella direzione temporale passato->futuro. Ma la fisica prevede la possibilita’ di invertire il verso del tempo (e’ il cosiddetto “teorema del tempo”) e, specularmente, le coordinate spaziali. Cio’ non viola le leggi fisiche, renendosi cosi’ ragionevole l’esistenza di un mondo “speculare”, opposto al nostro conosciuto.

13 miliardi e 700.000 anni fa, nacque l’universo. Questa è l’ età dell’universo, da studi e rilevamenti fatti mediante i radiotelescopi e apposite sonde inviate nello spazio per studiare la radiazione fossile di fondo che permea tutto l’universo ad una temperatura media costante di 3 gradi Kelvin sopra lo zero assoluto, o se preferite -270 gradi Celsius; radiazione che eì considerata “l’eco” del Big Bang. Radiazione che inizialmente (quando ci fu il Big Bang) era di miliardi di gradi e che avrebbe impiegato, appunto, 13 miliardi e mezzo di anni a raffreddarsi come oggi, secondo i calcoli. Da cio’, l’eta’ dell’universo. Non esisteva nulla, prima del Big bang. Curiosamente, nemmeno il tempo. Molti mettono in dubbio questo, un vero paradosso, Dio che esiste prima del tempo, e crea il tempo perche’ possa esistere lo spazio (??!!)…mi fermo qui, su questo. Per ora

Comunque, l’universo sarebbe nato da uno “scoppio”, in realtà dall’espansione di un oggetto praticamente puntiforme dalla densità infinita: spazio e tempo, raggomitolati in una pallina piu’ ‘ piccola di un atomo (trecento miliardi ce ne stanno nella punta di un ago. Poi, l’espansione. Si parla di una inflazione (rigonfiamento improvvisa, e fasi di piccole frazioni di secondo nelle quali sono nate tutte le particelle, e fasi di pochissimi minuti in cui si sono formati gli atomi, e poi gli elementi chimici. Trecentomila anni dopo, l’universo era già grande diversi anni-luce e presentava delle “irregolarità’” (desunte dal satellite giapponese Kobe nel 1994? sulle irregolarità’ della radiazione di fondo (ah, sono onde termiche), delle chiazze che erano il seme delle irregolarità future, gli attuali ammassi di galassie. Convenzionalmente, dato che per via di concetti relativistici sulla struttura dello spazio-tempo le cose non sono così semplici), l’universo avrebbe la forma di una sfera. Viene raffigurato come una “palla da rugby”. Comunque sia, il Big Bang avrebbe prodotto l’universo. Un universo, come dice la parola stessa. Da “Universus”, “verso unico”, o “intero”, il tutto. Fatto di materia. Mentre è quasi del tutto assente l’antimateria. Eppure, nell’universo primordiale, all’inizio materia e antimateria erano presenti in maniera uguale. Ha prevalso la materia ordinaria. Come mai?

MATERIA E ANTIMATERIA- CHE COSA SONO? PERCHE’ L’UNA HA PREVALSO SULL’ALTRA?

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Raffigurazione di un atomo di idrogeno ed il suo “opposto”, l’anti idrogeno. Il protone, nell’atomo di idrogeno di materia ordinaria, ha carica positiva, l’elettrone, negativa. Nell’anti idrogeno (antimateria), il protone e’ negativo, l’elettrone positivo. Le particelle dell’antimateria hanno lo sato quantico detto “spin” (assimilabile grossolanamente alla rotazione) invertito rispetto alle particelle di materia ordinaria. Dentro il protone, i quark sono due di tipo Up ed uno di tipo Down. Nell’antiprotone, sono due anti quark -anti Up ed un antiquark  anti Down. L’atomo di idrogeno (e di antiidrogeno) e’ il piu’ semplice; ma la questione vale anche per atomi complessi. Esistono, in teoria, anche l’anti ferro, l’anti oro, l’anti uranio. Forse, in un universo speculare, opposto al nostro.

L’antimateria, una cosa che ci ha fatto sognare con la fantascienza, con i fumetti, con i film a base di raggi ad antimateria, nemici di supereroi fatti di antimateria, motori di astronavi ad antimateria (tipo star trek), esiste, e si riesce persino a produrla e ad utilizzarla. Ma per produrre un po’ di antimateria ci vanno esperimenti e processi costosissimi, e si producono solo le particelle più piccole (come i positroni per la diagnostica TEP, una evoluzione della TAC), mentre nell’universo l’antimateria dovrebbe esistere nella stessa quantità della materia normale. L’antimateria esiste, e si riesce persino a produrla e ad utilizzarla. Ma per produrre un po’ di antimateria ci vanno esperimenti e processi costosissimi, e si producono solo le particelle più piccole (come i positroni per la diagnostica TEP, una evoluzione della TAC), mentre nell’universo l’antimateria dovrebbe esistere nella stessa teoria standard del Big Bang lascia insoluto questo interrogativo, su che fine abbia fatto l’antimateria già agli inizi della storia dell’universo, scomparendo letteralmente. Vediamo in primis cosa sono materia e antimateria.

Come mai l’antimateria è scomparsa? Non lo so, sinceramente. Ma se non lo so io, blogger con la terza media, poco male. E’ che non lo sanno ma non lo sanno neppure gli esperti. “Che fine ha fatto, l’antimateria?”, è infatti uno dei quesiti scientifici ancora irrisolti. La teoria di cui ho letto, che sto per esporvi, se vera, risolverebbe questo enigma. In breve, l’antimateria altro non è che materia concreta, fatta di particelle fondamentali dello stesso tipo di quelle della materia (protoni elettroni neutroni, quark, eccetera), ma di segno opposto, ad esempio protoni negativi e elettroni positivi (nella materia è il contrario), le particelle dell’antimateria “ruotano” al contrario. Ma la massa, è positiva. La luce che emana, è la stessa- il fotone è di carica neutra, è l’antiparticella di se’ stessa-. Una stella di antimateria, ci apparirebbe normalissima. Infatti si ipotizzava e ancora si ipotizza, che possano esistere stelle, addirittura ammassi di galassie, fatti di antimateria, pur se la cosa sembra improbabile- ci sarebbero dei contatti con la materia con ciò che ne consegue. “Con ciò che ne consegue”. Infatti, se solo una particella di materia e una di antimateria si toccano, sono casini: si annullano in una forte esplosione di raggi gamma, cioè di pura energia. Nella lunga storia dell’universo ci sarebbe stato sicuramente qualche titanico scontro fra stelle di materia e di antimateria e, forse, non esisteremmo. Ecco perché’ si ritiene la cosa improbabile: l’antimateria è quasi del tutto scomparsa. Ma qual è problema, il paradosso? Ha prevalso la materia, semplicemente. Ma gli scienziati non si accontentano solo del risultato, vogliono vedere come si è svolta la partita.

Il fatto è che si ritiene che in origine materia e antimateria si equivalessero, 50 e 50. Non c’è stata la fine di tutto, ma è prevalsa la materia, e l’antimateria è rara come l’oro. Infatti, una piccolissima quantità è dagli esperimenti, ed in tempi brevissimi, perché’ avviene l’annichilazione. Il fisico russo Andrej Sacharov, più conosciuto negli anni ’70 come dissidente politico sovietico che come scienziato, immaginò l’ambiente in origine, nel momento del Big Bang, fatto di n. particelle col segno + e n. particelle col segno -, non importa di che tipo, particelle ideali, “le particelle di Sacharov”. Immaginò che se le n. particelle col segno + superassero anche di pochissimo, una su miliardi e miliardi, le n. particelle di segno -, ci sarebbe stato uno sbilanciamento a favore della materia, tale da creare l’universo attuale, dopo essersi annullata una cospicua percentuale di materia e antimateria, a vantaggio di “un po’”  di materia: questa che esiste. Questa è una possibile spiegazione, ma non soddisfa gli scienziati, dato che ancora ci lavorano. Ma chiesa’, questa potrebbe essere la volta buona.

DAL BIG BANG, DUE UNIVERSI UGUALI OPPOSTI

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Due universi. Non uno sferoide, ma due sferoidi uniti in un unico punto di origine. Ho scelto questa immagine, anche perche’ e’ il simbolo di infinito. Forse sono infinite, le coppie universo- antiuniverso. Universi che, come zampilli, emergono da un vuoto potenziale, un vuoto capace pero’ di fluttuazioni creatrici di forze e di forme. E’ una mia idea, ma formulata anche – senza che io ne avessi conoscenza alcuna – da Stephen Hawking, che disse: “e’ possibile che esista una linea temporale senza inizio, che scorra perpendicolarmente alla nostra, e dalla quale si dipanino universi e antiuniversi”. 

Ecco la teoria, l’un bell’e sì, benissimo così, come dicono in Piemonte.
“E’ una teoria, un modello che ci permette di estendere l’universo oltre i limiti teorici raggiunti”, uno scontro epico fra materia e antimateria…” ha detto uno degli autori dello studio pubblicato nientemeno che sulla rivista Phisical Review Letters, una ricerca condotta da un istituto canadese di fisica teorica, coordinati da tale Neil Turok. Esisterebbero due universi, un universo con un verso del tempo partente dall’origine (istante del Big Bang) ed un anti universo (fatto di antimateria (antiatomi con antiprotoni antineutroni e antielettroni) ed un tempo che va “nella direzione opposta”, verso il passato. per noi. Perche’, per chi sia nato in quell’universo, nulla cambierebbe. Come una immagine allo specchio. MI guardo allo specchio, torno indietro, e torna indietro anche la mia immagine speculare. Mi avvicino allo specchio, si avvicina a me anche l’immagine virtuale.

Bellissima teoria, mi piace, anche se la prendo con beneficio di inventario, mi piace. Perché’ mi piace così tanto? Perché’ anni fa- ero ragazzo-, avevo pensato io questa cosa. Ci avevo pensato, con tanto di disegnini e schemi (tipo l’immagine in apertura) e numeretti, su un quaderno. Pensavo che se l’antimateria è scomparsa, magari sta semplicemente da un’altra parte. “Forse- pensavo-  nel Big Bang c’è stata una eiezione di materia da una parte, con una eiezione di antimateria dall’altra, generando praticamente un universo “a clessidra”, due lobi. Nel mondo di antimateria tutto è antimateria, e lì non cambia sostanzialmente nulla, ci saranno stelle, pianeti, forme di vite. Proprio come nel nostro universo costituito di materia “. L’universo “a otto” , lo avevo chiamato. Se mi permettete, questo mi dà un po’ di orgoglio, e un po’ mi commuove. Una mia fantasia, vagliata oggi da scienziati.

Okay, a correzioni avvenute, chiudo cosi’.

CIAO

Marghian