ANNO XVIII Aprile 2024.  Direttore Umberto Calabrese

Martedì, 21 Marzo 2017 07:29

Ci siamo al viaggio spazio-tempo di «Ritorno al futuro?» Ecco le necessarie procedure di verifica

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Una notizia riportata su un giornale, che riguarda i viaggi nello spazio-tempo ha particolarmente colpito. Il giornale evocava il film di alcuni anni fa, Interstellar, per dire, che “avevano ragione” questi viaggi sono possibili.

 

Il prototipo per questo viaggio, afferma il giornale è stato descritto su ArXiv che è l’archivio delle bozze di articoli scientifici. Un gruppo di ricercatori internazionali coordinati da fisici italiani avrebbe elaborato un prototipo, per “costruire “in laboratorio un cunicolo spazio- tempo conosciuto con la denominazione di “wormhole”, tradotto vuol dire “buco di verme “.

Tra i diversi tipi di wormhole c’è quello denominato cunicolo spazio-temporale o “ponte di “Einstein-Rosen”.  In buona sostanza sarebbe una specie di scorciatoia, che permette di viaggiare tra punti diversi dell’Universo. Il riferimento al fllm di Nolan “Interstellar” richiede qualche richiamo ,  per inquadrare il problema dei viaggi nel tempo descritti anche da Welles nella “Macchina del tempo”, da Carl Sagan in “ Contatto” e nel film “Ritorno al futuro “ Scontato , che non si può viaggiare a velocità superiore a quella della luce e,  che il suo superamento si realizza solo al cinema magari con motori warp o nei libri di Asimov. Interstellar ha come trama un pianeta in cui la vita è resa impossibile dal cambiamento climatico, che ha prodotto la morte dell’agricoltura infestata da parassiti. L’unica salvezza per gli uomini è di trovare un nuovo pianeta. La Nasa elabora un progetto di esplorazione tra le galassie, per trovare un nuovo pianeta in cui l’uomo possa vivere. Un pianeta che somiglia alla Terra esiste e dista decine di anni luce e, quindi il viaggio durerebbe secoli. Nel film all’improvviso emerge nei pressi di Saturno un wormhole, una scorciatoia, una distorsione dello spazio-tempo, che collega la nostra galassia con un’altra dove ci sono parecchi pianeti abitabili. Tralasciamo il fatto, che alla fine del wormhole c’è un buco nero (collasso di una stella di particolari dimensioni dove tutta la massa è concentrata in un piccolo punto chiamato “singolarità”) intorno al quale tre pianeti abitabili ruotano, e quindi il tempo scorre più lentamente. Un ipotetico turista del nuovo pianeta una volta tornato sulla Terra potrebbe trovare l’intera umanità estinta.10 cose da sapere su ritorno al futuro 810x455

Un’ora sul pianeta, che ruota intorno al buco nero rotante vale 7 anni (dilatazione temporale sperimentata). Buchi neri e wormhole sono soluzioni particolari delle equazioni della “Relatività Generale” (dieci equazioni differenziali non lineari).

Nel secolo scorso prima Schwarzschild e poi Kerr ottennero delle soluzioni accettabili delle equazioni di campo di Einstein. Nel 1974 un altro fisico Kipler scoprì un’altra soluzione delle equazioni di Einstein e relativa ai viaggi nel tempo.  Roy Kerr elaborò una soluzione di buco nero rotante. Uno dei problemi fondamentali in quest’ambito è la mancanza di dati sperimentali e, quindi non si può con certezza dire se i buchi neri esistano effettivamente in natura. Una forte indicazione potrebbe essere la scoperta di oggetti celesti molto compatti, le cui proprietà sono incompatibili con le stelle di neutroni e sono invece perfettamente compatibili pensando tali oggetti come buchi neri. Attualmente manca una verifica diretta della loro esistenza. Il “candidato” più studiato contenente un probabile buco nero è “Cignus X 1”, formato da una stella supergigante blù e appunto un buco nero con massa pari a 14,8 volte quella del nostro Sole. Il buco nero ipotizzato al centro della nostra galassia ha una massa di 4,1 milioni di volte il nostro Sole. Nel centro di un’altra galassia la M 87, a 50 milioni di anni luce da noi la massa del buco nero è 7 miliardi di masse solari. Anche i wormhole sono matematicamente rappresentati come soluzioni delle equazioni di Einstein.

Esistono molte soluzioni e una di questa è il “ponte di Einstein Rosen”. Esistere matematicamente non implica, che possano esistere realmente o che sia possibile crearne.  Inoltre i wormhole dovrebbero esistere alla presenza di energia negativa connessa alla massa e, a densità elevatissima. La gran parte delle soluzioni conosciute, che legittimano l’esistenza di wormhole implica l’esistenza di materia esotica (sostanza teorica composta da energia negativa). Concetto di “energia negativa”, che va contro la nostra intuizione, che è spesso smentita dalla fisica quantistica.

Secondo la “Relatività Generale” massa ed energia curvano lo spazio-tempo e la gravità altro non è che tale distorsione prodotta da massa ed energia positiva. La materia esotica ha valori negativi di massa o di energia e, in tale caso la distorsione dello spazio-tempo potrebbe generare appunto fenomeni sorprendenti come i varchi spazio-tempo. Il Nobel 2016 per la Fisica è stato assegnato proprio, per le ricerche sugli “stati esotici della materia”. In verità ci si attendeva il Nobel per l’individuazione lo scorso anno delle onde gravitazionali. Attendiamo con interesse la pubblicazione previa peer review su qualche importante rivista come Science, Nature o su Phisycal Review Letters di questo lavoro di fisici internazionali coordinati da fisici italiani.

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