Gli scienziati propongono una nuova gravità per spiegare la nascita dell’universo

Un team internazionale di ricercatori ha sviluppato una teoria rivista della gravità che potrebbe risolvere uno dei più grandi misteri della fisica: come è nato l’universo. Il cosiddetto Gravidade Quântica Quadrática cerca di colmare il divario tra la relatività generale di Einstein e la meccanica quantistica nei primi momenti di Big Bang.

Liderado di Niayesh Afshordi, Universidade Professore di Waterloo e Instituto Perimeter, lo studio suggerisce che la gravità stessa contiene gli ingredienti necessari per spiegare l’espansione iniziale del cosmo, senza fare affidamento su ulteriori concetti ipotetici. L’opera mette in discussione la visione tradizionale di come ebbe inizio l’universo.

Il problema con la teoria Einstein

La relatività generale, sviluppata da Albert Einstein nel 1915, è straordinariamente accurata nel descrivere l’universo su larga scala. La teoria Contudo rischia un collasso critico se applicata ai primi momenti di Big Bang e all’interno dei buchi neri.

Nessas condizioni estreme di densità, temperatura e curvatura, le equazioni Einstein prevedono una singolarità, un punto in cui densità e temperatura diventano infinite. “Ciò di solito indica che la teoria viene spinta oltre ciò che è affidabile”, spiega Afshordi. La relatività generale semplicemente non funziona con energie così elevate come quelle che esistevano alla nascita del cosmo.

Cientistas cerca di risolvere questa incompletezza da decenni. L’approccio standard è stato quello di accettare la relatività generale e quindi aggiungere ulteriori strati di teoria – per lo più un ipotetico campo di inflazione – per spiegare come l’universo si sia espanso così rapidamente subito dopo Big Bang.

Como la nuova gravità funziona

La proposta di Afshordi e del suo team inverte questa logica. Invece di riparare la relatività generale con ingredienti aggiuntivi, hanno esteso la teoria stessa della gravità in modo che rimanesse coerente anche a energie estremamente elevate. L’estensione Essa è ciò che i fisici chiamano “completezza ultravioletta”.

“Il nostro approccio si chiede se parte di questo comportamento nell’universo primordiale potrebbe derivare direttamente dalla gravità, una volta allungata in modo da comportarsi meglio alle energie estreme”, ha affermato Afshordi. Gravidade Quântica Quadrática mantiene le equazioni Einstein come base, ma aggiunge termini matematici che garantiscono che la teoria funzioni su qualsiasi scala energetica.

Surpreendentemente, quando il team ha applicato questa gravità estesa a Big Bang, dalle equazioni è emersa naturalmente una fase simile all’inflazione. Não doveva essere inserito manualmente. “Era impressionante che potesse emergere dalla gravità stessa”, ha detto Afshordi. Il modello elimina potenzialmente anche il concetto di singolarità iniziale, quel punto impossibile in cui tutto sarebbe infinito.

Osservazioni di Testes all’orizzonte

I ricercatori indicano due direzioni principali per la ricerca futura:

• Melhorar la comprensione teorica del modello e la verifica della sua robustezza oltre gli scenari semplificati già studiati
• Elaborar chiare previsioni osservative che distinguono questa teoria dai modelli di inflazione più convenzionali
• Modelli specifici di Procurar nelle onde gravitazionali primordiali
• Segni sottili Analisar nel fondo cosmico a microonde (CMB), un residuo fossile cosmico della prima luce dell’universo
• Dati Usar da osservazioni future per confermare o confutare l’ipotesi

“Queste sono alcune delle poche sonde che possono dirci direttamente sulla fisica in tempi estremamente remoti”, ha spiegato Afshordi. Se le osservazioni future rilevassero il modello corretto delle onde gravitazionali primordiali, o segni distintivi sulla CMB previsti dal modello, fornirebbe un modo concreto per verificare se questa visione dell’universo primordiale è corretta.

Ajuste con i dati attuali

Il modello proposto si adatta molto bene ai dati cosmologici attualmente disponibili. In alcuni casi, si adatta meglio alle osservazioni rispetto a molti modelli di inflazione standard. Isso non dimostra che la teoria sia corretta, sono necessari più tempo e osservazioni, ma offre la speranza che questo percorso possa portare a risposte autentiche.

La gravità quantistica rappresenta il Santo Graal della fisica teorica. La relatività generale Unificar con la meccanica quantistica colmerebbe una lacuna fondamentale nella nostra comprensione della natura. Isso spiegherebbe come funziona l’universo su vaste scale cosmiche e anche su minuscole scale subatomiche dove le due teorie sono incompatibili.

Se l’approccio di Afshordi e del suo team si rivelasse corretto, non solo spiegherebbe Big Bang in modo più coerente. Também significherebbe che Einstein era quasi certo che la sua teoria necessitasse solo di un’estensione naturale per funzionare a energie veramente estreme, senza bisogno di ulteriori concetti radicalmente nuovi.