L’energia oscura è stata descritta come qualsiasi cosa, dalla quinta forza a una nuova forma di materia, ma finora non è stata trovata alcuna prova diretta della sua esistenza. Il fisico vincitore del Premio Nobel Adam Riess afferma: “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”.
“È il grande elefante nella stanza“, afferma Claudia de Rham, una fisica teorica dell’Imperial College sull’energia oscura, il misterioso fenomeno che spinge il cosmo ad espandersi così rapidamente e che si stima rappresenti il 70% dei contenuti del universo. “È molto frustrante“.
Nel suo recente lavoro, L’arcobaleno gravitazionale oltre la gravità di Einstein, de Rham osserva che la recente rilevazione diretta delle onde gravitazionali è stata utilizzata con successo per esaminare le proprietà di base dei gradi di libertà gravitazionali, fissando un limite superiore alla loro massa e limitando la loro velocità di propagazione con una precisione senza precedenti.
All’interno dell’attuale regno dei vincoli osservativi e teorici, ha esplorato la possibilità che la gravità si discosti dalla relatività generale (GR) nell’infrarosso e le sue profonde implicazioni sul nostro Universo osservabile.
Il lavoro di de Rham su energia oscura e gravità
De Rham si è basata su una teoria radicale proposta nel 1939 dal fisico svizzero Markus Fierz e dal fisico teorico austriaco Wolfgang Pauli, uno dei pionieri della fisica quantistica, che ha aggiunto massa al gravitone di Einstein.
Nella relatività generale di Einstein, le interazioni gravitazionali sono mediate da una particella spin-2 senza massa – il cosiddetto gravitone senza massa che le conferisce ciò che le conferisce le sue proprietà durature: il lungo raggio e l’universalità.
Se i gravitoni hanno una massa, riporta The Guardian, la gravità dovrebbe avere un’influenza più debole su scale di distanza molto grandi, il che potrebbe spiegare perché l’espansione dell’universo non si è fermata.
“Una delle implicazioni è che potrebbe non esserci bisogno di energia oscura – o meglio, in pratica, sarebbe la stessa gravità a ricoprire il ruolo che attribuiamo all’energia oscura“, afferma De Rham nella sua teoria, nota come massive gravity, che modifica la relatività generale di Einstein, ipotizzando che le ipotetiche particelle (gravitoni) che mediano la forza gravitazionale stessa abbiano una massa.
La teoria di De Rham potrebbe segnare una svolta nella lunga ricerca di un modo per costruire una teoria funzionante della gravità massiva. Nonostante i molti studi, osserva New Scientist, “le versioni precedenti della teoria avevano la sfortunata caratteristica di prevedere il decadimento istantaneo di ogni particella nell’universo – una questione irrisolvibile che i matematici chiamano fantasma“.
“Molta gente ha lavorato su questo e gli argomenti sono stati molto convincenti“, afferma De Rham. “Si pensava che sarebbe stato impossibile farlo funzionare.” Nel 2011, quando De Rham e i suoi collaboratori, Gregory Gabadadze dell’Università di New York e Andrew Tolley dell’Imperial College di Londra, pubblicarono un documento di riferimento sulla gravità massiva, la risposta fu rapida e ostile.
De Rham sottolinea che la gravità massiva è ancora solo una teoria: “Sarebbe fantastico se si dimostrasse che è giusto“, dice. “Ciò può accadere o meno, ma ciò che accadrà è che sicuramente avremo una comprensione fondamentale della gravità molto migliore“.
