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Il viaggio più veloce della luce potrebbe funzionare rispettando la fisica di Einstein

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Per decenni abbiamo sognato di visitare altri sistemi stellari. C’è solo un problema: sono così lontani che, con il volo spaziale convenzionale, ci vorrebbero decine di migliaia di anni per raggiungere anche quello più vicino.

I fisici non sono il tipo di persone che si arrendono facilmente, però. Regala loro un sogno impossibile e ti daranno un modo incredibile e ipotetico di trasformarlo in realtà. Forse. In uno studio del 2021 del fisico Erik Lentz dell’Università di Göttingen in Germania, potremmo avere una soluzione praticabile al dilemma, ed è una che potrebbe rivelarsi più fattibile delle aspiranti unità di curvatura .

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Questa è un’area che attrae molte idee brillanti, ognuna delle quali offre un approccio diverso per risolvere l’enigma del viaggio più veloce della luce: ottenere un mezzo per inviare qualcosa attraverso lo spazio a velocità superluminali.

010 lenz 2Ipotetici tempi di viaggio per Proxima Centauri, la stella più vicina al Sole. (E. Lentz)

Tuttavia, ci sono alcuni problemi con questa idea. All’interno della fisica convenzionale, in accordo con le teorie della relatività di Albert Einstein, non esiste un vero modo per raggiungere o superare la velocità della luce, che è qualcosa di cui avremmo bisogno per qualsiasi viaggio su distanze misurabili in anni luce.

Mentre si ritiene che spingere la materia oltre la velocità della luce sarà sempre impossibile, lo spaziotempo stesso non ha regole del genere. In effetti, gli angoli più remoti dell’Universo si stanno già estendendo più velocemente di quanto la sua luce possa mai sperare di eguagliare.

Per piegare una piccola bolla di spazio in modo simile per scopi di trasporto, dovremmo risolvere le equazioni della relatività per creare una densità di energia inferiore al vuoto dello spazio. Sebbene questo tipo di energia negativa sia possibile su scala quantistica, accumularne abbastanza sotto forma di “massa negativa” è ancora qualcosa che esiste solo nel regno della fisica esotica.

Oltre a facilitare altri tipi di possibilità astratte, come wormhole e viaggi nel tempo, l’energia negativa potrebbe aiutare ad alimentare ciò che è noto come il motore a curvatura di Alcubierre.

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Questo concetto speculativo farebbe uso dei principi dell’energia negativa per deformare lo spazio attorno a un ipotetico veicolo spaziale, consentendogli di viaggiare efficacemente più velocemente della luce senza sfidare le leggi fisiche tradizionali. Il problema, però, è che al momento non siamo in grado di fornire un carburante così fantastico.

Ma cosa accadrebbe se fosse possibile in qualche modo viaggiare più veloci della luce rispettando, però, la relatività di Einstein senza richiedere alcun tipo di fisica esotica che i fisici non hanno mai visto?

010 lenz 2Impressione artistica di diversi modelli di veicoli spaziali in “bolle di curvatura”. (E. Lentz)

Nel recente lavoro, Lentz propone uno di questi modi in cui potremmo essere in grado di farlo, grazie a quella che chiama una nuova classe di solitoni iperveloci – un tipo di onda che mantiene la sua forma ed energia mentre si muove a velocità costante (e in questo caso, una velocità più veloce della luce).

Secondo i calcoli teorici di Lentz, queste soluzioni solitoniche iperveloci possono esistere all’interno della relatività generale e provengono esclusivamente da densità di energia positiva, il che significa che non è necessario considerare fonti esotiche di densità di energia negativa che non sono state ancora verificate.

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Con energia sufficiente, le configurazioni di questi solitoni potrebbero funzionare come “bolle di curvatura“, capaci di movimento superluminale e, teoricamente, consentire ad un oggetto di passare attraverso lo spazio-tempo mentre è protetto da forze di marea estreme.

È un’impresa impressionante di ginnastica teorica, anche se la quantità di energia necessaria significa che questa spinta a curvatura è solo una possibilità ipotetica per ora. “L’energia richiesta per questo viaggio alla velocità della luce per un veicolo spaziale di 100 metri di raggio è dell’ordine di centinaia di volte la massa del pianeta Giove“, ha detto Lentz  nel marzo dello scorso anno.

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Il risparmio energetico dovrebbe essere drastico, di circa 30 ordini di grandezza per essere nella portata dei moderni reattori a fissione nucleare“.

Mentre lo studio di Lentz affermava di essere la prima soluzione nota nel suo genere, il suo articolo è arrivato quasi esattamente nello stesso momento di un’altra analisi recente, pubblicata nel marzo 2021, che proponeva un modello alternativo per un motore a curvatura fisicamente possibile che non richiede energia negativa per funzionare.

Entrambi i team si sono messi in contatto, ha detto Lentz all’epoca, e il ricercatore intendeva condividere ulteriormente i suoi dati in modo che altri scienziati potessero esplorare le sue cifre. Lentz ha anche presentato le sue scoperte al pubblico attraverso un live streaming di YouTube.

Ci sono ancora molti enigmi da risolvere, ma il flusso libero di questo tipo di idee rimane la nostra migliore speranza di avere la possibilità di visitare quelle stelle lontane e scintillanti. “Questo lavoro ha spostato il problema dei viaggi più veloci della luce di un passo dalla ricerca teorica nella fisica fondamentale e più vicino all’ingegneria”, ha affermato Lentz.

Il prossimo passo è capire come ridurre la quantità astronomica di energia necessaria all’interno della gamma delle tecnologie odierne, come una grande moderna centrale nucleare a fissione. Quindi potremo parlare della costruzione dei primi prototipi“.

I risultati sono stati riportati in Classical e Quantum Gravity .

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