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Le Scienze

 

A caccia dell'energia oscura
 

Quando l'universo "congelò"

 
Un nuovo modello che ipotizza una transizione di fase cosmologica avvenuta 11,5 miliardi di anni fa potrebbe render conto della sfuggente energia oscura
 

 
 
 

11,5 miliardi di anni fa, quando aveva un quarto delle dimensioni attuali, l'universo avrebbe subito un improvviso "congelamento", di fatto una transizione di fase, che potrebbe spiegare l'origine dell'energia oscura. Lo afferma un nuovo modello cosmologico proposto da Sourish Dutta della Vanderbilt University, e Stephen Hsu dell'Università dell'Oregon, che lo illustrano in una articolo pubblicato sulle "Physical Review D".

"Uno degli aspetti decisamente insoddisfacenti delle spiegazioni attualmente esistenti della materia oscura è che sono difficili da testare" dicono gli autori. "Noi abbiamo progettato un modello che può interagire con la materia normale e ha quindi conseguenze osservabili."

Il modello associa l'energia oscura alla cosiddetta energia del vuoto e, come altre teorie, ipotizza che sia lo stesso spazio la fonte dell'energia repulsiva che fa espandere l'universo. Un tempo si riteneva che l'energia dello spazio vuoto fosse in media pari a zero, ma per la meccanica quantistica lo spazio vuoto è ricolmo di coppie di particelle "virtuali" che spontaneamente vengono e sfuggono dall'esistenza troppo rapidamente per essere rivelate. Questa attività, osservano i ricercatori, si propone come possibile origine dell'energia oscura, dato che entrambe sono uniformemente diffuse nell'universo.

In contrasto con le teorie che reintroducono la costante cosmologica di Einstein per dar conto dell'espansione sempre più rapida dell'universo, la nuova teoria appartiene a quelle che attribuiscono l'energia oscura a un nuovo tipo di campo, noto come "quintessenza", che si affiancherebbe a quelli elettromagnetico e gravitazionale, ma la cui intensità sarebbe uguale in tutto l'universo. Inoltre, questo campo avrebbe un'azione antigravitazionale.

Una delle conseguenza dell'ipotetica interazione della quintessenza con la materia normale è che ciò renderebbe probabile che il campo sia passato attraverso una transizione dei fase quando, circa 2,2 miliari di anni dopo il Big Bang l'universo si era sufficientemente raffreddato. Secondo i calcoli dei ricercatori la densità di energia del campo di quintessenza sarebbe rimasto a un livello decisamente elevato fino al momento della transizione di fase, per poi crollare improvvisamente ai più bassi livelli attuali.

Nella transizione di fase sarebbe stata rilasciata una frazione di energia oscura sotto forma di radiazione oscura e questo rilascio, non rilevabile dagli strumenti attuali, sarebbe tuttavia identificabile dai suoi effetti, e in particolare dal rallentamento secondo uno schema caratteristico nell'accelerazione dell'espansione dell'universo che esso dovrebbe aver prodotto in quella remota epoca.

I ricercatori osservano che i dati che verranno raccolti nei prossimi 10 anni dalle campagne di osservazione da poco iniziate, volte a misurare la brillantezza delle supernove più distanti, dovrebbero permettere di rilevare il rallentamento previsto dal modello. Inoltre, acceleratori come il Large Hadron Collider (LHC) di Ginevra, dovrebbero essere in grado di produrre energie sufficienti a eccitare il campo di quintessenza e quindi a produrre nuove particelle esotiche. (gg)

 
 
 
 
 
 

Articoli tratti dall'edizione italiana di scientific american