James Peebles è stato premiato con il Nobel grazie al contributo dato dai suoi studi sulla cosmologia. Pleebles, con i suoi studi sulla radiazione cosmiche di fondo, ha contribuito a spiegare molti dettagli sulle prime fasi dell’universo neonato. Peebles, però, non ama troppo un’espressione usata del suo campo specifico, pur essendo un termine accettato dalla stragrande maggioranza degli scienziati: “teoria del Big Bang“.
Pleebes ha affermato pubblicamente che nel suo campo, la cosmologia, la frase “teoria del Big Bang” non è appropriata per spiegare le prime fasi dell’universo. Sono parole pronunciate davanti a un pubblico entusiasta durante un evento organizzato per festeggiare i vincitori statunitensi del premio Nobel, nella sede dell’Ambasciata svedese a Washington.
Pleebles spiega che il Big Bang connota un evento e una posizione, sia l’uno che l’altro errati perché non esiste nessuna prova di una grande esplosione.
Il comitato Nobel ha reso gli onori a Peebles per il suo lavoro avviato sin dalla metà degli anni ’60, sviluppando il quadro teorico ormai prevalente per le fasi iniziali dell’universo. “È un peccato che si pensi all’inizio, mentre in realtà non abbiamo una buona teoria su cosa sia l’inizio“, ha detto ad AFP in un’intervista.
Nonostante non si sappia nulla del vero e proprio inizio, abbiamo una “teoria ben collaudata dell’evoluzione da uno stato primordiale” allo stato attuale, a partire dai “primi secondi di espansione” – letteralmente i primi secondi del tempo, che hanno lasciato le firme cosmologiche a cui si fa riferimento come “fossili“.
I fossili nella paleontologia sono i resti conservati di esseri viventi vissuti in epoche geologiche precedenti. I più antichi fossili cosmologici sono la sintetizzazione dell’idrogeno, dell’elio e di pochi altri elementi leggeri e altre particelle come risultato della nucleosintesi avvenuta quando l’universo si trovava in uno stato di grande densità e di temperatura incredibilmente alta.
Di questi fatti invece siamo certi, visto il gran numero di prove a nostra disposizione, a differenza della teoria del Big bang che rimane ancora, almeno per quanto riguarda la fase iniziale della vita del cosmo, immersa nel mistero. “Non abbiamo una forte prova di ciò che è accaduto prima nel tempo“, ha detto Peebles, professore emerito a Princeton. “Abbiamo teorie non testate.”
‘Mi arrendo’
“Le teorie, le idee sono meravigliose, ma per me si affermano quando si superano le prove“, ha continuato. “Teorie ovviamente, qualsiasi fisico brillante può inventare teorie. Ma potrebbero non avere nulla a che fare con la realtà. Scopri quali teorie sono vicine alla realtà confrontandole con gli esperimenti. Non abbiamo prove sperimentali di ciò che è accaduto all’inizio“.
Una di queste teorie è conosciuta come il “modello di inflazione“, secondo il quale l’universo primordiale si espanse a velocità esponenziale per una infinitesima frazione di secondo prima del Big bang. “È una teoria bellissima“, ha commentato Peebles. “Molte persone pensano che sia bella e che mette ogni cosa al posto giusto, per cui pensano che sia sicuramente giusta. Ma l’evidenza è molto scarsa“.
Ma Peebles quale termine vorrebbe usare in sostituzione di Big Bang? Lui dice di essersi arreso, usa lo stesso termine anche se non lo ama.
“Ma per anni, alcuni di noi hanno cercato di persuadere la comunità a trovare un termine migliore senza successo. Quindi Big Bang lo è. Non è adeguato, ma tutti conoscono quel nome. Quindi mi arrendo“.
La teoria del Big Bang
Il Big Bang, come ci spiega Wikipedia, è un modello cosmologico secondo cui l’universo iniziò a espandersi a velocità elevatissima in un tempo finito nel passato a partire da una condizione di curvatura, temperatura e densità estreme e questo processo continua tuttora.
Il modello si fonda sulla teoria della relatività generale e sull’osservazione sperimentale dell’espansione dell’universo ed è quello predominante nella comunità scientifica sulla base di prove e osservazioni astronomiche. In particolare la buona corrispondenza dell’abbondanza cosmica degli elementi leggeri come l’idrogeno e l’elio con i valori previsti in seguito al processo di nucleosintesi primordiale e ancor più l’esistenza della radiazione cosmica di fondo, con uno spettro in linea con quello di corpo nero, hanno convinto la maggior parte degli scienziati che un evento simile al Big Bang ha avuto luogo quasi 14 miliardi di anni fa.
Tuttavia la teoria ha dei limiti: procedendo idealmente a ritroso nel tempo, in un processo inverso all’espansione, densità e temperatura aumentano fino a un istante in cui questi valori tendono all’infinito e il volume tende a zero, così che le attuali teorie fisiche non sono più applicabili (singolarità). Per questo il modello del Big Bang come concepito sulla base solo della relatività generale fornisce un’ottima descrizione dell’evoluzione dell’universo da un determinato momento in poi, ma non è adeguato a descrivere la condizione iniziale. Inoltre, alcune osservazioni sperimentali succedutesi nel tempo, come quella di un universo sostanzialmente piatto, e il cosiddetto problema dell’orizzonte rappresentano ulteriori limiti. Per tali motivi sono state proposte integrazioni della teoria originaria, principalmente il modello dell’inflazione cosmica.
Sul fronte sperimentale, negli acceleratori di particelle si studia il comportamento della materia e dell’energia in condizioni estreme, vicine a quelle in cui si sarebbe trovato l’universo durante le prime fasi del Big Bang, ma senza la possibilità di esaminare il livello di energia all’inizio dell’espansione.
