Energia oscura: una quinta forza della natura?

Un esperimento per testare una teoria popolare secondo cui l'energia oscura, ovvero la forza sconosciuta che sta causando l'espansione dell'universo a un ritmo accelerato, è in realtà una "quinta forza" che agisce sulla materia, non ha ancora trovato prove che la convalidino

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Un esperimento per testare una teoria popolare secondo cui l’energia oscura, ovvero la forza sconosciuta che sta causando l’espansione dell’universo a un ritmo accelerato, è in realtà una “quinta forza” che agisce sulla materia, non ha ancora trovato prove della sua esistenza. “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 presso l’Institute for Advanced Study di Princeton NJ, che è stato paragonato a Newton ed Einstein.

Alcuni fisici propongono che l’energia oscura sia una “quinta forza” oltre alle quattro già note: gravitazionale, elettromagnetica e le forze nucleari forti e deboli. Tuttavia, i ricercatori pensano che questa quinta forza possa essere “schermata” o “nascosta” per oggetti di grandi dimensioni come pianeti o pesi sulla Terra, rendendo difficile il rilevamento.

L’energia oscura: una fonte sconosciuta

“L’energia oscura è incredibilmente strana, ma in realtà ha senso per me che sia passata inosservata”, ha detto il fisico vincitore del Premio Nobel Adam Riess, che non faceva parte dello studio, in un’intervista a The Atlantic. “Non ho assolutamente idea di cosa sia l’energia oscura. L’energia oscura sembra abbastanza forte da spingere l’intero universo, ma 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 ne hanno trovato prove nel loro esperimento più recente. Ciò potrebbe escludere le teorie popolari sull’energia oscura che modificano la teoria della gravità e lascia meno posti per cercare l’inafferrabile quinta forza.

L’esperimento, eseguito all’Imperial College di Londra e analizzato dai teorici dell’Università di Nottingham, è riportato oggi 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 vincolare molti più modelli di energia oscura, ha affermato Ed Copeland, con il Center for Astronomy & Particle Physics dell’Università di Nottingham.

L’esperimento ha testato le teorie sull’energia oscura che propongono che la quinta forza sia relativamente più debole quando c’è più materia intorno, l’opposto di come si comporta la gravità. Ciò significherebbe che è forte nel vuoto come lo spazio, ma è debole quando c’è molta materia intorno. Pertanto, gli esperimenti che utilizzano due grandi pesi significherebbero che la forza diventa troppo debole per essere misurata.

I ricercatori hanno invece testato un peso più grande con un peso incredibilmente piccolo – un singolo atomo – dove la forza avrebbe dovuto essere osservata se esiste.

Il team ha utilizzato un interferometro atomico per verificare se c’erano forze extra che potrebbero essere la quinta forza che agisce su un atomo. Una sfera di metallo delle dimensioni di un marmo è stata posta in una camera a vuoto e gli atomi sono stati lasciati cadere in caduta libera all’interno della camera.

La teoria è che, se c’è una quinta forza che agisce tra la sfera e l’atomo, il percorso dell’atomo devierà leggermente mentre passa dalla sfera, causando un cambiamento nel percorso dell’atomo che cade. Tuttavia, tale forza non è stata trovata.

In un post del 2 marzo 2019, Dark Energy afferma: “Nuova materia esotica o campo di forza ET?” La Galassia ha descritto una nuova e controversa teoria che suggerisce che questa energia oscura potrebbe diventare più forte e più densa, portando a un futuro in cui gli atomi vengono fatti a pezzi e il tempo finisce.

“Molto, molto tempo fa, quando l’universo aveva solo circa 100.000 anni – in una massa ronzante e in espansione di particelle e radiazioni – si è acceso uno strano nuovo campo energetico”, scrive Dennis Overbye per il New York Times Science. “Quell’energia ha soffuso lo spazio con una sorta di antigravità cosmica, offrendo una spinta non così delicata all’espansione dell’universo”.

Tensione Hubble

Poi, dopo altri 100.000 anni circa, il nuovo campo si è semplicemente spento, senza lasciare traccia se non un universo accelerato, dice un team di astronomi della Johns Hopkins University guidato da Adam Riess, un illustre professore di Bloomberg e premio Nobel che è un esperto della costante di Hubble. In un balzo audace e speculativo nel passato, il team ha ipotizzato l’esistenza di questo campo per spiegare uno sconcertante enigma astronomico: l’universo sembra espandersi più velocemente di quanto dovrebbe essere.

“Un mistero crescente sull’universo, noto come ‘Hubble Tension‘, è che sembra espandersi molto più velocemente di quanto previsto, anche con la nostra ultima comprensione delle sue condizioni iniziali e dei suoi contenuti”, afferma Riess. La loro ricerca è la prima a fornire una possibile spiegazione, ovvero che l’universo primordiale abbia ricevuto un’infusione di energia oscura subito dopo il Big Bang dandogli una spinta che corrisponde meglio 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 corretto.

Un campo di forza ET?

Un’idea per il meccanismo di un’espansione cosmica accelerata è chiamata quintessenza, un parente del campo di Higgs che permea il cosmo. Forse una vita intelligente 5 miliardi di anni fa ha capito come attivare quel campo, ipotizza l’astrofisico Caleb Scharf su Nautil.us. Ma come? “è un’idea stimolante, e riecheggia alcuni dei pensieri del famoso articolo del 1979 del cosmologo Freeman Dyson Time Without End, dove ha esaminato la capacità della vita nel lontano, lontano futuro di agire su scala astrofisica in un universo aperto che non ha bisogno di evolvere in uno stato di quiescenza permanente. Dove la vita e la comunicazione possono continuare per sempre”, afferma.

“Forse la vita iper-avanzata non è solo esterna. Forse è già tutto intorno. È incorporato in ciò che percepiamo essere la fisica stessa, dal comportamento alla radice delle particelle e dei campi ai fenomeni di complessità ed estreme”, sostiene Scharf, ricercatore alla Columbia University e direttore del Columbia Astrobiology Center. “Quelli che pensiamo potrebbero essere gli effetti di forze misteriose come l’energia oscura e la materia oscura nell’Universo, potrebbero effettivamente essere l’influenza dell’intelligenza aliena – o forse anche degli alieni stessi”.