“Dark Energy” – Una quinta forza, una nuova forma di materia o cosa?

La scienza sta tentando di arrivare a capire cosa sia quella che definiamo "energia oscura", qualcosa che si ritiene abbia la responsabilità dell'accelerazione dell'espansione dell'universo.

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L'energia oscura non è una quinta forza della fisica

Un esperimento recentemente effettuato con lo scopo di capire se l’energia oscura – la forza sconosciuta che sta causando l’espansione dell’universo a un ritmo accelerato – è una “quinta” forza che agisce sulla materia non ha trovato prove a conferma dell’ipotesi. “La scoperta dell’energia oscura ha notevolmente cambiato il modo in cui pensiamo alle leggi della natura“, ha affermato Edward Witten, uno dei principali fisici teorici del mondo che opera all’Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey, che è stato paragonato a Newton ed Einstein.

Alcuni fisici propongono che l’energia oscura sia una “quinta” forza oltre le quattro già note – nucleare, gravitazionale, elettromagnetica e forte e debole. Tuttavia, i ricercatori ritengono che questa quinta forza possa essere “schermata” o “nascosta” per oggetti di grandi dimensioni, rendendone difficile il rilevamento.

L’energia oscura è incredibilmente strana, ma in realtà per me ha senso che sia passata inosservata“, ha detto il fisico vincitore del Premio Nobel Adam Riess, che non faceva parte dello studio, in un’intervista rilasciata a The Atlantic. “Non ho assolutamente idea di cosa sia l’energia oscura. L’energia oscura sembra abbastanza forte da spingere l’intero universo – eppure la sua fonte è sconosciuta, la sua posizione è sconosciuta e la sua fisica è altamente speculativa”.

Ora, i ricercatori dell’Imperial College di Londra e dell’Università di Nottingham hanno testato la possibilità che questa quinta forza agisca su singoli atomi e non hanno trovato prove per questo nel loro esperimento più recente. Ciò potrebbe escludere teorie popolari sull’energia oscura che modificano la teoria della gravità e lasciano meno posti per cercare la quinta forza inafferrabile.

L’esperimento, eseguito all’Imperial College di Londra e analizzato dai teorici dell’Università di Nottingham, è stato pubblicato su Physical Review Letters.

Questo esperimento, che collega la fisica atomica e la cosmologia, ci ha permesso di escludere un’ampia classe di modelli che sono stati proposti per spiegare la natura dell’energia oscura e ci consentirà di porre dei limiti a molti altri modelli sull’energia oscura“, ha affermato Ed Copeland, del Center for Astronomy & Particle Physics dell’Università di Nottingham.

L’esperimento ha testato teorie sull’energia oscura che propongono che la quinta forza sia relativamente più debole quando c’è più materia intorno, al contrario di come si comporta la gravità. Ciò significherebbe che è forte nel vuoto dello spazio, ma è debole in presenza di abbondante quantità di materia.

In questo esperimento, i ricercatori hanno testato un peso maggiore con un peso incredibilmente piccolo – un singolo atomo – in cui questa quinta forza dovrebbe manifestarsi nel caso esistesse.

 

Il team ha utilizzato un interferometro atomico per verificare se vi fossero forze aggiuntive che potrebbero essere la quinta forza che agisce su un atomo. Una sfera metallica di grandi dimensioni è stata posta in una camera a vuoto e gli atomi sono stati lasciati muoversi liberamente all’interno della camera.

La teoria alla base dell’esperimento sta nell’ipotesi che in presenza di una eventuale quinta forza che agisse tra la sfera e l’atomo, il percorso previsto dell’atomo dovrebbe deviare leggermente passando nei pressi della sfera. Tuttavia, non è stata rilevata alcuna deviazione e quindi non è stata rilevata nessuna quinta forza.

Molto, molto tempo fa, quando l’universo aveva solo circa 100.000 anni ed era costituito essenzialmente da una massa di particelle e radiazioni in espansione – si accese uno strano nuovo campo di energia“, scrive Dennis Overbye per The New York Times Science. “Quell’energia pervase il giovanissimo universo con una sorta di antigravità cosmica, offrendo una fortissima spinta di espansione“.

 

Tensione di Hubble

Dopo altri 100.000 anni circa, questo campo si è semplicemente spento, senza lasciare traccia se non un universo in espansione accelerata, afferma un team di astronomi dell’Università John Hopkins guidato da Adam Riess, illustre professore di Bloomberg e premio Nobel, esperto nella costante di Hubble. In un balzo audace e speculativo nel passato, il team ha ipotizzato l’esistenza di questo campo per spiegare un enigmatico puzzle astronomico: l’universo sembra espandersi più velocemente di quanto dovrebbe.

Un mistero crescente sull’universo, noto come tensione di Hubble, è che sembra espandersi molto più velocemente di quanto previsto anche con la nostra più recente comprensione delle sue condizioni iniziali“, afferma Riess. La loro ricerca è la prima a fornire una possibile spiegazione per questo fenomeno, cioè che l’universo primordiale ricevette un’infusione di energia oscura subito dopo il Big Bang che ne accelerò l’espansione. Si tratta di una spiegazione che corrisponde a tutte le osservazioni. Questa teoria mostra come questa “tensione” possa effettivamente rivelare una nuova caratteristica dell’universo. Fa anche previsioni che possono essere testate in modo che più misurazioni dovrebbero dirci se è corretta.

Un campo di forza ET?

Un’ipotesi per il meccanismo dell’espansione cosmica in accelerazione si chiama quintessenza, qualcosa di simile al campo di Higgs che permea il cosmo. l’astrofisico Caleb Scharf in Nautil.us ipotizza che, forse, una forma di vita intelligente, circa 5 miliardi di anni fa, ha scoperto come attivare quel campo.

Un’idea bizzarra ma stimolante, che riecheggia un po’ il pensiero del famoso paper del 1979 del cosmologo Freeman DysonTime Without End“, dove ipotizzava le capacità della vita nel lontano, lontano futuro di agire su scala astrofisica in un universo aperto che non ha bisogno di evolversi in uno stato di quiescenza permanente. Dove la vita e la comunicazione possono continuare per sempre.

Forse la vita iper-avanzata non è solo esterna. Forse è già tutta intorno. È incorporata in ciò che percepiamo essere la fisica stessa, dal comportamento radicale di particelle e campi ai fenomeni di complessità ed emergenza”, afferma Scharf, ricercatore presso la Columbia University e direttore del Columbia Astrobiology Center. “Ciò che pensiamo potrebbe essere l’effetto di forze misteriose come l’energia oscura e la materia oscura nell’Universo, potrebbe effettivamente essere l’influenza dell’intelligenza aliena – o forse persino gli stessi alieni“.

Fonte: Daily Galaxy