Teorie di possibili wormhole per il salto iperspaziale

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Cunicoli spazio-temporali attraversabili da umani? Potrebbero esistere ma è complicato. Un nuovo studio sui cosiddetti “wormhole” è apparso su arXiv, realizzato da Juan Maldacena, professore di fisica teorica dell’Institute of Advanced Study e Alexey Milekhin, studente laureato in astrofisica alla Princeton.

Se fino a qualche anno fa i cunicoli spazio-temporali erano oggetto solo della fantascienza, negli ultimi tempi gli studi che stanno prendendo seriamente in considerazione la possibilità non solo che esistano ma anche che possono essere attraversabili stanno aumentando sempre di più.

I wormhole di Schwarzschild

Il cunicolo spazio-temporale immaginato dagli scienziati prevede un modello di spazio-tempo a cinque dimensioni che potrebbe originare l'energia negativa richiesta (credito: <a href="https://arxiv.org/abs/2008.06618" rel="nofollow"> arXiv:2008.06618v1</a>, Juan Maldacena, Alexey Milekhin, 2020)
Il cunicolo spazio-temporale immaginato dagli scienziati prevede un modello di spazio-tempo a cinque dimensioni che potrebbe originare l’energia negativa richiesta (credito: arXiv:2008.06618v1, Juan Maldacena, Alexey Milekhin, 2020)

Uno dei primi ricercatori a postulare l’esistenza dei wormhole fu Karl Schwarzschild, un astrofisico tedesco che mostrò che, con le equazioni della teoria della relatività, è possibile l’esistenza, seppur teorica, di buchi neri “eterni”, ossia buchi neri con una durata tale da rappresentare veri e propri punti di connessione tra punti diversi dello spazio–tempo.

I wormhole di Schwarzschild, definiti anche ponti Einstein-Rosen, sono stati poi analizzati da molti fisici e scienziati e si è giunti alla conclusione che sono troppo instabili per durare il tempo necessario affinché qualcuno qualcosa possa attraversarli. Anche se si formassero, sparirebbero dopo una frazione di secondo.

Wormhole attraversabili possibili con energia negativa

Secondo Maldacena e Milekhin, che rilasciano alcune dichiarazioni a Universe Today, i wormhole attraversabili potrebbero esistere ma richiederebbero energia negativa, qualcosa che è esclusa dalle attuali leggi della fisica classica ma che potrebbe esistere nel contesto della fisica quantistica.

L’energia negativa è per ora solo un concetto che si usa in fisica a livello teorico per spiegare alcuni effetti dei campi quantistici. Una delle teorie prevede che alcune delle particelle cosiddette “virtuali”, quelle che appaiono nella nostra realtà insieme alla propria antiparticella per un brevissimo periodo di tempo prima di annichilirsi e scomparire, potrebbero avere un’energia negativa.

Effetto Casimir

Uno degli effetti che potrebbero sostenere l’esistenza di wormhole di durata indefinita è il cosiddetto effetto Casimir. Quest’ultimo mostra infatti che la teoria quantistica dei campi può supportare l’energia negativa in alcune particolari regioni dello spazio, una caratteristica della stessa fisica quantistica tra l’altro usata anche da altri scienziati tra cui Stephen Hawking e Kip Thorne per sostenere che i wormhole attraversabili potrebbero in effetti esistere.

Secondo Maldacena e Milekhin quest’effetto, tipicamente piccolo proprio perché appartenente al mondo quantistico, in realtà può diventare più grande quando ci si trova di fronte a buchi neri con una grande carica magnetica.

Buco nero con una grossa carica magnetica

In un buco nero con una grossa carica magnetica, secondo i ricercatori, fermioni senza massa carichi, come ad esempio gli elettroni, possono attraversare il campo magnetico del buco nero viaggiando lungo le sue linee, in maniera simile a come le particelle del vento solare creano le aurore ai poli della Terra.

Un fenomeno del genere implicherebbe l’esistenza di energia del vuoto negativa, un’energia che potrebbe supportare un wormhole stabile che unisce punti diversi dello spazio-tempo.

Modello Randall-Sundrum

Inoltre i due ricercatori prendono in considerazione il modello Randall-Sundrum, una teoria che descrive il mondo in termini di “geometria deformata” come spazio anti-de Sitter con cinque dimensioni. Questo modello, come spiegano Maldacena e Milekhin, potrebbe supportare l’energia negativa richiesta per un wormhole attraversabile.

E se una navicella volesse attraversare uno di questi wormhole?

Come sarebbero fatti questi wormhole? Secondo gli scienziati sarebbero simili a dei buchi neri di dimensioni intermedie e avrebbero forze di marea gravitazionali molto potenti.

Un’eventuale navicella che volesse attraversarlo dovrebbe avere una spinta molto forte per introdursi direttamente nel centro del wormhole onde attraversarlo e giungere dall’altra parte. La navicella, dunque, dovrebbe spostarsi quasi alla velocità della luce.

Secondo i due scienziati, dal punto di vista dei viaggiatori presenti nella navicella, lo spostamento da un punto all’altro dello spazio–tempo con l’attraversamento del wormhole sarebbe quasi istantaneo. Per eventuali osservatori, invece, il viaggio risulterebbe molto più lungo, cosa che tra l’altro risulta coerente con la stessa relatività generale.

Basterebbe la grossa forza di gravità del wormhole

Ci sarebbe comunque un vantaggio secondo gli scienziati: per raggiungere queste enormi velocità non ci sarebbe bisogno di ingegnarsi per costruire motori vari. Basterebbe la grossa forza di gravità del wormhole che accelererebbe la navicella in avvicinamento e la decelererebbe nella fase di fuoriuscita (dal lato opposto).

Si tratta naturalmente di uno studio teorico e gli eventuali pericoli per la salute dei viaggiatori di questa navicella, o per la stabilità della navicella stessa, resterebbero comunque enormi anche considerando che l’interno di un wormhole come quello descritto da Maldacena e Milekhin non sarebbe certo un luogo fresco e tranquillo.

Approfondimenti:
One Theory Beyond the Standard Model Could Allow Wormholes that You Could Actually Fly Through – Universe Today (IA)
Humanly traversable wormholes (IA) (arXiv: 2008.06618) (PDF)

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