Un wormhole strano e minuscolo

Un nuovo studio suggerisce che un wormhole stabile deve essere "strano". Modellando il wormhole in modo tale che non sia una sfera perfetta, potremmo essere in grado di tenerlo aperto e stabile il tempo necessario da attraversarlo. Tuttavia c'è un problema: questo tipo di wormhole dovrebbe essere incredibilmente minuscolo.

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I tunnel spazio-temporali, conosciuti con la definizione di wormholes, secondo le equazioni della Relatività sono possibili ma sono terribilmente instabili. Non appena un singolo fotone li attraversa, il passaggio si chiude in un lampo.

Un nuovo studio suggerisce che un wormhole stabile deve essere “strano”. Modellando il wormhole in modo tale che non sia una sfera perfetta, potremmo essere in grado di tenerlo aperto e stabile il tempo necessario da attraversarlo. Tuttavia c’è un problema: questo tipo di wormhole dovrebbe essere incredibilmente minuscolo.

Una categoria di wormhole, ammessi dalla Relatività generale di Einstein permetterebbe di viaggiare da un punto A verso un punto B molto distante in un tempo brevissimo, comportandosi come vere e proprie scorciatoie spazio-temporali. In teoria utilizzandoli si potrebbe giungere nei pressi di una stella distante migliaia di anni luce in pochi secondi. Ecco perché queste strutture sono molto popolari nella fantascienza.

Tuttavia i wormhole non sono solo elementi immaginari progettati per eliminare la noia del viaggio interstellare. Essi nascono dalla matematica della teoria della relatività generale di Albert Einstein, la teoria che spiega come funziona la gravità.

Nella matematica materia ed energia piegano e deformano il tessuto dello spazio-tempo e la deformazione dello spazio-tempo dice alla materia come muoversi.

Ma, nella realtà, i wormhole possono piegare lo spazio-tempo su se stesso, formando un tunnel che riduca la distanza e il tempo di percorrenza verso una meta lontana?

Si, i wormhole sono consentiti nell’ambito della relatività generale. Esiste solo un piccolo problema, collassano appena massa o energia tentano di attraversarli.

I wormhole sono così instabili perché consistono in due buchi neri che si toccano, con le loro singolarità collegate attraverso un tunnel. Ci sono altre notizie poco confortanti per i possibili utilizzatori di wormholes: sono punti di densità infinita, e sono circondati da regioni conosciute come “orizzonte degli eventi”, barriere unidirezionali nel cosmo.

Se l’orizzonte degli eventi viene oltrepassato è impossibile percorrerlo a ritroso. Un astronauta che tentasse un viaggio attraverso un tunnel spaziotemporale vi rimarrebbe imprigionato per l’eternità. Basta l’ingresso all’interno di un wormhole, anche di un solitario astronauta, e la gravità generata dalla sua presenza destabilizzerebbe il wormhole, facendolo collassare su se stesso.

Tuttavia sembra esistere una possibilità di mantenere l’ingresso del wormhole lontano dall’orizzonte degli eventi e  stabile abbastanza a lungo da permettere a un astronauta di attraversarlo: la soluzione richiede la presenza di un tipo di materia con massa negativa.

Tuttavia, non sappiamo se la materia con massa negativa esista realmente. Non c’è traccia della sua esistenza e, se esistesse, violerebbe molte leggi dell’universo quali, ad esempio, l’inerzia e la conservazione della quantità di moto. Dal momento che la massa negativa sembra essere impossibile da trovare, è improbabile che anche i wormhole esistano nell’universo.

Tuttavia i wormholes sono basati sulla matematica della relatività generale, che rappresenta la nostra attuale comprensione di come funziona la gravità. Comprensione ancora incompleta a dire il vero. La Relatività generale non descrive tutte le interazioni gravitazionali nell’universo, perché viene meno quando la gravità diventa molto forte a scale molto piccole (nelle singolarità all’interno dei buchi neri ad esempio).

Per risolvere il problema, gli scienziati stanno provando ad immaginare una teoria quantistica della gravità, che riunirebbe la comprensione del mondo delle particelle subatomiche con la comprensione della gravità su vasta scala. Tuttavia, una teoria del genere non è stata ancora scritta.

Nonostante questo problema esistono alcuni indizi su come potrebbe funzionare la gravità quantistica che consentirebbe di spiegare i tunnel spaziotemporali. Capire la gravità quantistica potrebbe migliorare la conoscenza della stessa gravità che rivelerebbe che la materia a massa negativa non sarebbe necessaria per rendere stabile un wormhole.

Una coppia di teorici dell’Università di Teheran, in Ira,n ha pubblicato una nuova indagine sui wormhole nel database di prestampa arXiv. Hanno applicato alcune tecniche che hanno permesso loro di studiare come la meccanica quantistica potrebbe alterare il quadro generale della relatività generale. Gli scienziati hanno scoperto che i wormhole attraversabili potevano essere ammessi senza materia a massa negativa, ma solo se gli ingressi invece di essere sfere perfette fossero leggermente deformati.

Mentre i risultati sono interessanti, come detto, c’è un problema. Questi ipotetici wormhole attraversabili sarebbero minuscoli. I wormholes sarebbero al massimo il 30% più grandi della lunghezza di Planck, o 1,61 x 10 ^ meno 35 metri.

Fonte: https://www.livescience.com/making-stable-wormholes.html