multiverse

Alla ricerca di evidenze ‘sperimentali’ a favore del multiverso

Il Big Bang rappresenta il più grande enigma della moderna cosmologia, cioè la singolarità iniziale che ha dato origine al nostro Universo. Qui, le leggi della fisica, almeno come noi le conosciamo, vengono meno e ad oggi non siamo in grado di descrivere esattamente cosa sia avvenuto.

Dunque, se lasciamo da parte il Big Bang, all’inizio fu il vuoto che “ribolliva” di energia, o meglio di varie forme di energia (energia scura, energia del vuoto, il campo inflazionistico, il campo di Higgs, e così via). Come l’acqua che ribolle in una pentola, questa super energia iniziò ad evaporare e alla fine si formarono delle bolle. Ognuna di queste bolle conteneva a sua volta un’altro vuoto con una energia più bassa. Questa energia fece espandere le bolle e, inevitabilmente, alcune di esse cominciarono ad urtarsi, producendo possibilmente una serie di bolle secondarie. Può darsi che alcune di esse si trovavano molto distanti e altre molto vicine. Ma la cosa interessante è la seguente: ognuna di queste bolle rappresenta un universo a parte. In questo scenario, il nostro Universo è una bolla che si trova in una sorta di “mare schiumoso di universi bolla” meglio conosciuto con il termine di multiverso. Non si tratta di una storia fantastica, anzi ha il suo fondamento fisico poichè emerge da un modello che chiamiamo inflazione cosmica. Tuttavia, l’inflazione cosmica non è universalmente riconosciuta e molti modelli ciclici rigettano questa ipotesi. Nonostante ciò, l’inflazione è ancora la teoria principale che descrive le fasi primordiali della storia cosmica e, sembra, che esista qualche evidenza sperimentale che la supporta (post). Certamente si tratta di una idea brillante anche se non spiega completamente una serie di osservazioni astrofisiche. Infatti, si ritiene che l’inflazione sia stata prodotta da un campo di forze, detto inflatone, che è associato all’energia del vuoto. Però, una volta che viene postulata l’esistenza del campo inflazionistico, è difficile ignorare il fatto che la storia inizi con il vuoto assoluto. Ed è proprio qui che il modello inflazionistico diventa controverso quando cioè si inizia a postulare l’esistenza di universi multipli. I teorici del multiverso affermano che questa ipotesi possa rappresentare il passo successivo verso cui tende il modello inflazionistico. I detrattori, invece, affermano che non si tratta di fisica ma piuttosto di metafisica che non è scienza dato che non può essere verificata sperimentalmente. Dopo tutto, la fisica si basa su dati e previsioni che possono essere verificati dalle osservazioni e dagli esperimenti.

Ed è qui che interviene Matthew Johnson del Perimeter Institute. Assieme al collega Luis Lehner, Johnson sta tentando di portare il modello del multiverso ad un livello tale per cui possa essere verificato sperimentalmente. In particolare, Johnson sta considerando quei casi rari in cui la nostra bolla-universo possa collidere con un’altra bolla. In altre parole, viene simulato un multiverso che contiene due bolle. Successivamente, esse vengono fatte collidere e poi si vede ciò che succede al computer. Si mette quindi un osservatore ideale in vari punti e ci si chiede cosa egli vede. Le simulazioni vengono realizzate sulle più grandi scale di distanza. Ciò che serve è la gravità ed il materiale di cui sono fatte le bolle. Si tratta di un piccolo passo per un programma di simulazione numerica ma un passo da gigante per i teorici del multiverso. Il programma è arrivato ad un livello tale in cui è ora possibile escludere alcuni modelli di multiverso. Ad esempio, alcune collisioni tra due bolle potrebbero lasciare delle tracce, ossia una sorta di struttura circolare, una “contusione cosmica” osservabile nella radiazione cosmica di fondo (post). Finora, l’assenza di queste strutture nella radiazione cosmica rende questi modelli meno plausibili, per cui si cercano altri segnali che possano essere associati a collisioni cosmiche tra universi-bolla. Nel loro articolo, gli scienziati dichiarano che è la prima volta che si producono una serie di previsioni quantitative allo scopo di trovare evidenze di tracce osservabili dovute ad eventuali collisioni cosmiche tra universi-bolla. Nonostante nessuna di esse sia stata ancora trovata, la speranza è che qualcuna di esse potrà essere osservata in futuro. Insomma, il vero significato di questo lavoro si traduce in termini di una prova di principio: mostra che il modello di multiverso possa essere verificato “sperimentalmente”. Dunque, secondo gli scienziati se davvero viviamo in un universo-bolla, un giorno dovremmo essere in grado di accorgercene.

PI: IS THE UNIVERSE A BUBBLE? LET'S CHECK
arXiv: Simulating the universe(s): from cosmic bubble collisions to cosmological observables with numerical relativity
arXiv: Simulating the universe(s) II: phenomenology of cosmic bubble collisions in full General Relativity