Scienze

Come viaggiare nell'Universo attraverso i wormhole

Per due ricercatori di Princeton è possibile attraversare un tunnel gravitazionale, un wormhole, e spuntare da un'altra parte dell'Universo. Questo per la matematica che hanno usato: e per la realtà?

Si può attraversare un cunicolo dello spazio-tempo - un wormhole - per andare da una parte all'altra dell'Universo in un tempo brevissimo o anche di meno? La fantascienza dice di sì, e la scienza... pure! In questa occasione (non è la prima) sono due ricercatori di Princeton ad affermarlo, Juan Maldacena e Alexey Milekhin, con uno studio online su arXiv - enorme archivio di pubblicazioni (anche non verificate col metodo della revisione tra pari, il peer-review) gestito dalla Cornell University.

Lo studio è bizzarramente complesso (non ve lo aspettavate?) e prima di raccontare la soluzione di Maldacena e Milekhin è meglio fare un passo indietro.

Mostri siderali. Il primo scienziato a ipotizzare l'esistenza dei wormhole fu il matematico, astronomo e astrofisico tedesco Karl Schwarzschild (1873-1916), che sulla base del suo lavoro sulle equazioni relativistiche di campo di Einstein ipotizzò, nel 1916, la possibile esistenza di oggetti straordinariamente compressi (proprio come i buchi neri, ma il termine fu coniato solo molti anni dopo, dal fisico statunitense John Archibald Wheeler) definendone persino le proprietà. Schwarzschild li chiamava mostri siderali frutto della matematica, che potevano perciò anche non esistere nella realtà, ma intanto la sua matematica descriveva anche mostri siderali eterni e capaci di fare da connessione tra punti diversi dello spazio-tempo.

Nei decenni che seguirono altri ricercatori dimostrarono che gli oggetti di Schwarzschild, ora wormhole, non sono stabili, e quindi tutt'altro che eterni: collassano invece molto velocemente nel momento in cui un qualunque oggetto tenti di attraversarli, a dispetto di Asimov, Hubbard, Sagan e Clarke - oltre che di Star Trek, il Dottor Who, Stargate, Interstellar e altri giganti dei viaggi attraverso lo spazio-tempo.

 

Fino a Maldacena e Milekhin, la cui matematica dimostra che l'esistenza di wormhole attraversabili non è da escludere, sebbene sia necessaria la presenza di una energia negativa, che non è ammessa nella fisica classica, ma la cui esistenza è invece possibile per la fisica quantistica.

Nella follia dei quanti. Un esempio che pare dimostrare l'esistenza di una energia negativa è l'effetto Casimir, che si verificherebbe solo a scala quantistica. Ma stando a un precedente lavoro della stessa coppia di ricercatori, Maldacena e Milekhin, col contributo di Fedor Popov (Moscow Institute of Physics and Technology), pubblicato nel 2018 col titolo Traversable wormholes in four dimensions l'effetto può diventare evidente (ossia misurabile nella realtà non quantistica) per buchi neri che producono un intenso campo magnetico.

Il metodo matematico introdotto con lo studio più recente di Maldacena e Milekhin dimostra che l'energia negativa può portare a wormhole stabili, che non collassano quando qualcosa li attraversa. Questi wormhole non sono del tutto esclusi dalla fisica classica del Modello Standard, che tuttavia prevede che siano di dimensioni microscopiche.

C'è un problema. Affinché un wormhole stabile sia attraversabile da un viaggiatore o anche da un'intera astronave, bisognerebbe che il mondo, l'Universo e tutto quanto fossero regolati in base alle leggi del modello cosmologico Randall-Sundrum II, che vorremmo tanto spiegarvi in dettaglio, ma vi basti sapere che prevede cinque dimensioni ed energia negativa in quantità. Comunque, ancora non tutto è risolto: così il wormhole ci sarebbe, d'accordo, ma al suo interno vi sarebbero anche forze di marea molto intense, che le navicelle farebbero meglio ad evitare (parole di Maldacena e Milekhin). In effetti, quella specie di astronave del Dottor Who sballotta parecchio, quando ci passa attraverso.

8 settembre 2020
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