L’Universo sull’orlo di un precipizio

Più osserviamo l’Universo e più ci appare strano. Oggi, fisici e astronomi sono impegnati ad affrontare tutta una serie di ostacoli per comprendere alcuni aspetti sull’origine e il contenuto dell’Universo. Qui di seguito, esaminiamo con l’aiuto di alcuni scienziati cinque problematiche che sembrano inspiegabili e ci chiediamo che cosa si cela dietro di essi.

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SMASH, un ‘frullatore’ di teorie

Cinque dei più grandi problemi della fisica fondamentale potrebbero essere risolti in un solo colpo. È quanto emerge da uno studio guidato da Guillermo Ballesteros dell’Università di Paris-Saclay in Francia e collaboratori che propongono un nuovo modello, denominato SMASH e basato sul modello standard della fisica delle particelle elementari, per spiegare la materia scura, l’oscillazione del neutrino, la bariogenesi, l’inflazione cosmica e la simmetria carica-parità (CP).

L’importanza degli universi virtuali

Mentre gli scienziati di diversi campi di studio possono condurre esperimenti in laboratorio, come i fisici delle particelle con i loro grandi acceleratori o i biologi che utilizzano potenti microscopi, gli astronomi non sono in grado di studiare da vicino una stella o un pianeta. Persino i telescopi più avanzati forniscono solo immagini istantanee del cosmo in cui sono veramente pochi i cambiamenti che possono essere analizzati durante la nostra vita. Rimangono, perciò, questioni aperte, come ad esempio il problema che riguarda la formazione della nostra galassia, che cos’è la materia scura e quale sia il ruolo che hanno i buchi neri supermassicci che risiedono nel nucleo delle galassie. Nel tentativo di rispondere a queste problematiche, oggi alcuni cosmologi stanno affrontando progetti ambiziosi: creare “universi virtuali” che, grazie alle simulazioni al computer, potranno fornire preziosi indizi per comprendere l’evoluzione cosmica.

L’espansione cosmica va rivista?

Una discrepanza peculiare sta portando gli astronomi a riflettere su ciò che sappiamo sull’espansione dell’Universo, che mostrerebbe una maggiore accelerazione di quanto misurato. Se questo è vero, potrebbe esistere “qualcosa” di più profondo che ci sfugge. E questo qualcosa potrebbe essere collegato, forse, all’esistenza di nuove particelle o suggerire che l’energia scura, quell’enigmatica componente che sta causando l’espansione accelerata dello spazio, possa variare nel corso del tempo. I risultati di questo studio sono riportati su Astrophysical Journal.

Un cognac per la SUSY

Uno dei principali obiettivi dei teorici, la supersimmetria o, in breve, SUSY, acronimo che sta per SUper SYmmetry, indica nella fisica delle particelle una teoria, estensione del modello standard, che individua una simmetria secondo cui ad ogni fermione e ad ogni bosone corrispondono, rispettivamente, un bosone e un fermione di uguale massa. Nonostante alcuni scienziati abbiano già scommesso che la rivelazione delle particelle supersimmetriche sia proprio una questione di tempo, può succedere che qualche fisico faccia un passo indietro. È il caso di Nima Arkani-Hamed, un teorico dell’Institute for Advanced Study (IAS) di Princeton, che partecipando ad una conferenza, tenutasi di recente a Copenhagen, ha donato una bottiglia di cognac, del valore di 1000 corone (circa 130 euro), a Poul Damgaard, direttore del Niels Bohr International Academy, uno dei vincitori della scommessa. Già, ma di quale scommessa si tratta?

La ‘porta’ segreta dei buchi neri

Uno dei problemi più grossi che si incontra quando si studiano i buchi neri riguarda le leggi della fisica, almeno così come noi le conosciamo: esse cessano di essere valide nelle loro “regioni” più profonde. Enormi quantità di materia ed energia si concentrano in un punto infinitamente piccolo dello spazio, la cosiddetta singolarità gravitazionale, dove la curvatura dello spaziotempo tende all’infinito e tutta la materia viene “distrutta”. Oggi, uno studio recente condotto da alcuni ricercatori dell’Institute of Corpuscular Physics (IFIC, CSIC-UV) a Valencia suggerisce che la materia potrebbe, di fatto, sopravvivere al suo destino una volta catturata da questi mostri del cielo e riemergere dall’altra parte. I risultati di questo studio sono pubblicati su Classical and Quantum Gravity.

Big Bounce, un’ipotesi alternativa sull’origine dell’Universo

In uno studio recente pubblicato su Physical Review Letters Steffen Gielen dell’Imperial College di Londra e Neil Turok, direttore del Perimeter Institute for Theoretical Physics in Canada, mostrano come l’ipotesi del Big Bounce possa rappresentare una via per spiegare l’origine del nostro Universo.

La ‘nuova’ fisica che non c’è

Nonostante il segnale a 125 GeV, associato al bosone di Higgs, sia apparso ad un livello più significativo nei dati del Run-2, tuttavia alla 38° Conferenza Internazionale della Fisica delle Alte Energie, che si è appena conclusa a Chicago, non è emerso alcun risultato che possa fornire indizi di una ‘nuova’ fisica. Gli scienziati hanno presentato oltre un centinaio di risultati che si riferiscono agli ultimi esperimenti realizzati al Large Hadron Collider (LHC) nel 2015. Tra questi, anche una prima serie di dati ottenuti quest’anno al nuovo livello di energia di 13 TeV. In breve, i fisici che lavorano agli esperimenti ATLAS e CMS escludono il segnale a 750 GeV, considerato una fluttuaziona statistica, mentre non esistono tracce di gluini, ipotetiche particelle previste dalla supersimmetria, fino a 1,9 TeV. Dunque, sembra proprio che il modello standard resista ad ogni tentativo di falsificazione.

L’obiettivo più complicato della fisica

Nel corso dei secoli, i fisici hanno fatto passi da gigante verso la comprensione della realtà collegando tutta una serie di fenomeni fisici che appaiono molto differenti. Ricordiamo che una storia della fisica di grande successo, avvenuta nel corso del 19° secolo, fu l’unificazione dell’elettricità e magnetismo in un’unica entità che ora chiamiamo interazione elettromagnetica. Poi, i fisici unificarono un’altra forza con l’elettromagnetismo, la forza debole, il che portò alla formulazione della teoria dell’interazione elettrodebole. Oggi, alcuni scienziati ritengono che il passo successivo, e di conseguenza quello più logico, sia la descrizione di tutte e quattro le forze fondamentali della natura nell’ambito di un singolo quadro matematico: stiamo parlando della famigerata teoria del tutto.

Il doppio senso della freccia del tempo

È noto che le leggi della fisica sono valide procedendo sia in avanti che indietro nel tempo. Ma la domanda è: perchè il tempo sembra muoversi in una sola direzione? Secondo alcuni studi recenti, una possibile risposta potrebbe portare a rivelare i segreti della massa mancante dell’Universo.