domenica 25 marzo 2012

La Tempesta di Shakespeare

Non ci sono parole per descrivere quanto misterioso sia il "nostro" Universo. Attualmente conosciamo solamente il 4% d'esso e le sfide non mancano. Fatto ancora più interessante è il Multiverso, un insieme di universi coesistenti e alternativi al di fuori del nostro spaziotempo, che nascono come possibile conseguenza di alcune teorie scientifiche.


Tempo fa avevo scritto un articolo riguardo la nascita dell'universo. E' venuto il momento di parlare della forma del nostro universo e del multiuniverso (abbreviato con multiverso).

La cosmologia contemporanea ci ha aperto molte finestre importanti su come il nostro universo è nato e si è evoluto nel tempo. Tuttavia cosa esattamente sia stato l'universo all'origine della nascita, e quindi il Big Bang, è una domanda che è sempre sembrata quasi impossibile da rispondere. Molte però sono le teorie proposte. Tra queste, una delle più affascinanti è l'idea di una collisione tra due universi con delle dimensioni spaziali extra, chiamate mondi di brane. In questo scenario, conosciuto come "modello ekpirotico dell'universo" (un nome bellissimo che tutti darebbero alla propria progenie), il nostro cosmo è soltanto un piccolo angolo quattro-dimensionale di un molto più grande complesso spaziale.


Secondo il modello ekpirotico, che prevede una collisione, quello che è in collisione sono essenzialmente i "muri di dominio di Minkowski" (Minkowski domain walls), non altro che i margini degli universi con differenti dimensioni spaziali (la Tempesta). Ovviamente si tratta di strutture puramente teoriche, anche se ultimamente lo sono un po' meno, dato che un esperimento ha simulato collisioni tra due mondi di brane.

L'idea di un mondo-brana deriva dalla Teoria delle Stringhe. La teoria del mondo-brana, ipotizza che l'Universo sia una 3-brana tridimensionale (una sfera) immersa in un'iperspazio ad 11 dimensioni (le brane sono cosidette "membrane" n-dimensionali ipotizzati all'interno di una più vasta teoria chiamata M-teoria). Il tessuto spazio-temporale in questo contesto è costituito dalla superficie tridimensionale dell'Universo. Come il nostro Universo, possono esistere un'infinità di altri Universi paralleli immersi in questo vasto iperspazio. Universi costituiti a loro volta da brane n-dimensionali.

La dimostrazione dell'esistenza dei Multiversi può essere compromessa dalla funzione d'onda, che collassa nel momento dell'osservazione. Tuttavia alcuni risultati sono incoraggianti.
Il multiverso è, scientificamente parlando, un insieme di universi coesistenti previsto da varie teorie. Le dimensioni parallele sono contemplate anche in tutti i modelli correlati al concetto di brana*, inerenti alla teoria delle stringhe.

Il concetto dell'universo a bolle comporta la creazione di universi derivanti dalla schiuma quantistica (guardare il primo link dell'articolo) di un "universo genitore". Alle scale più piccole (quantistiche), la schiuma ribolle a causa di fluttuazioni di energia. Queste fluttuazioni possono creare piccole bolle e wormhole. Se la fluttuazione di energia non è molto grande, un piccolo universo a bolla può formarsi, sperimentare una qualche espansione,come un palloncino che si gonfia, ed in seguito potrebbe contrarsi. Se la fluttuazione energetica è maggiore rispetto ad un certo valore critico, si forma un piccolo universo a bolla dall'universo parentale, va incontro ad un'espansione a lungo termine e permette la formazione sia di materia che di strutture galattiche a grandissima scala.
Una teoria afferma che il multiverso è formato da tanti universi, ognuno dei quali si trova eternamente confinato in una bolla in inflazione eterna (cioè in espansione), incluso il nostro. In alcune zone di una bolla, la deformazione dello spazio-tempo è tale da generare una nuova bolla, aprendo un varco verso un nuovo universo; dopo un certo periodo, sempre per effetto della deformazione, la nuova bolla si stacca e si forma un universo del tutto indipendente, senza alcun punto di collegamento con quello di partenza. Ci tengo a precisare che questa teoria, definita Teoria delle bolle, è distinta dal concetto di multiuniverso che emerge dalla Teoria delle Stringhe.
O brave new world...
O brane new world
That has such creatures in it
Da "La Miranda, della Tempesta di Shakespeare. Atto V scena I.

Fonti:
*: correlati al concetto di D-brane, classe di P-brane inerenti alla teoria delle stringhe. Ho evitato questo passaggio per questioni di semplicità, dato che quest'ultimo richiede qualche conoscenza in più in quel campo.


Questo articolo rappresenta il mio contributo al "Carnevale della Fisica #29".

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