Cosa è successo prima del Big Bang? L’universo ciclico

Una delle prime nozioni di teoria delle stringhe è l'universo "ekpyrotico", parola greca che tradotta suona come "venuto dal fuoco"

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L’universo si è originato da una regione di spazio infinitamente piccola, densa e caldissima che ha generato, attraverso il Big Bang, tutto quello che oggi osserviamo o presumiamo che esista, atomi, galassie, stelle, pianeti, esseri viventi, materia oscura, energia oscura, spaziotempo.

Questo per sommi capi è quello che i fisici ci hanno spiegato in questi decenni. Un nuovo studio potrebbe mostrare un’evoluzione dell’universo del tutto diversa da quella prospettata, cioè che l’attuale espansione sia solo uno dei tanti rimbalzi che avvengono dall’eternità. Questo non vuol dire che il Big Bang debba essere accantonato a favore di questo modello tanto più che, per accreditarsi, dovrà superare molti test e sopravvivere a un grande numero di osservazioni.

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Gli scienziati hanno costruito con l’avanzare delle conoscenze un modello di universo basato sulla teoria del Big Bang.

Il modello prevede che 13,8 miliardi di anni fa l’universo fosse piccolo, molto caldo e infinitamente denso e tutto quello che oggi lo compone è stato creato in una manciata di secondi. La costruzione teorica del Big Bang è decisamente solida e regge a quasi tutte le osservazioni attuali. Dall’osservazione della radiazione elettromagnetica residua del giovane universo, alla misurazione dell’abbondanza degli elementi più leggeri, tutto sembra concordare con ciò che la teoria del Big Bang predice, una teoria che, per ora, è quanto di meglio gli scienziati dispongono sull’evoluzione dell’universo.

Tuttavia, per quanto sia accurata questa ricostruzione, sappiamo che non è completa: manca ancora un pezzo del puzzle e quel pezzo rappresenta i primi istanti di vita dell’universo stesso.

Per ora non abbiamo armi teoriche sufficientemente affilate per arrivare a penetrare i primissimi istanti dell’universo, nonostante che la relatività generale e la meccanica quantistica ci accompagnino fino a quell’infinitesimo punto prima di cedere e crollare.

Per capire cosa è successo nei primissimi istanti dovremo trovare degli strumenti teorici adatti ad esplorare una “singolarità“, o un punto di densità infinita, all’inizio del Big Bang.

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Questa singolarità ci dice che, ad un certo punto, tutto l’universo era racchiuso in un punto infinitamente piccolo e infinitamente denso, il che è assurdo. Abbiamo bisogno di una nuova fisica per risolvere questo problema, quella attuale mostra i suoi limiti, serve una fisica che combini la gravità con le altre forze della natura ad alte energie. Una di queste teorie che si propone come “nuova fisica” è la teoria delle stringhe (o delle corde) che vuole essere un modello di fisica in grado di gestire la gravità e le altre forze fondamentali.

Una delle prime nozioni di teoria delle stringhe è l’universo “ekpyrotico”, parola greca che tradotta suona come “venuto dal fuoco“.

In questo scenario, ciò che chiamiamo Big Bang è stato innescato da qualcosa avvenuto in precedenza: il Big Bang non è un inizio, ma una parte di un processo più ampio. L’estensione del concetto di ekpyrotico ha portato a una teoria, ancora una volta motivata dalla teoria delle stringhe, chiamata cosmologia ciclica.

Questa idea di un universo che si ripete, che si rinnova, è un concetto già immaginato dai filosofi migliaia di anni fa che oggi ha ricevuto dalla teoria delle stringhe una solida base matematica. Un universo ciclico, come possiamo immaginare, rimbalza continuamente tra espansione e contrazione per l’eternità.

La teoria, a prima vista, potrebbe spiegare perché l’universo si espande, tuttavia le prime versioni del modello ciclico hanno avuto difficoltà ad abbinarsi alle osservazioni, fondamentali per fare scienza, diversamente si finisce per raccontare eventi accattivanti ma senza poterli provare. Possiamo studiare i primi istanti dell’universo in modo limitato, non ci è concesso osservare e ricevere informazioni oltre un certo momento, all’incirca quando l’universo aveva 380 mila anni. Qui, la nostra vista si ferma sullo sfondo cosmico a microonde; prima del momento il cui nell’universo si accese la luce non riusciamo ad arrivare con gli strumenti attuali.

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Questo segna la fine anche per la teoria dell’universo ciclico? Per niente, un documento pubblicato a gennaio nel database arXiv ha scoperto alcune opportunità precedentemente mancate. I fisici, Robert Brandenberger e Ziwei Wang della McGill University in Canada, hanno scoperto che nel momento del “rimbalzo“, quando l’universo si riduce a un punto incredibilmente piccolo e torna allo stato del Big Bang, è possibile ottenere una osservazione.

La fisica di questa epoca critica può effettivamente consentire una visione radicalmente rivista del nostro tempo e del nostro posto nel cosmo. Ma per testare completamente questo modello, dovremo aspettare una nuova generazione di strumenti e di esperimenti di cosmologia.

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Fonte: https://www.livescience.com/what-came-before-big-bang.html