Amici della Scienza

Gravità Quantistica: sviluppi recenti

Nel campo della fisica delle particelle, in questi ultimi due decenni abbiamo assistito ad un rapido progresso in relazione ad uno dei temi più accesi e dibattuti dai ricercatori di tutto il mondo, che si occupano di meccanica quantistica, teoria delle stringhe e teoria quantistica dei campi: la gravità quantistica.

Tutti i nuovi approcci matematici a tale realtà facilmente osservabile in ambito macroscopico ma unicamente calcolabile nel mondo dell’infinitamente piccolo, non tendono infatti ad escluderla bensì ad incorporarla nelle equazioni fondamentali che regolano e descrivono la geometria dello spaziotempo (sempre dinamica ed evolvente nel tempo, come scoprì Einstein agli inizi del XX secolo).

gravità quantistica
Uno spaziotempo (continuo, relativistico, geometrico) soggetto a fluttuazioni quantistiche? (© 1998 Cetin BAL)

Molti teorici oggi, per rendere più semplici le equazioni che tengano conto della gravità quantistica, utilizzano delle riformulazioni della Relatività Generale, strutturate in modo tale da rendere la teoria di Einstein molto simile a quella delle teorie di gauge (per intenderci, quelle su cui si basa il Modello Standard della fisica delle particelle).

L’idea centrale è dunque quella che non si debba partire dallo spazio o da “qualcosa che si muove nello spazio”, bensì da qualcosa che lo “trascenda” e abbia, invece dello spazio, una struttura puramente quantistica.

In un simile contesto, definito da un’eventuale teoria che potremmo considerare potenzialmente corretta, lo spazio dovrà necessariamente emergere, rappresentando qualche proprietà media della struttura (per analogia, ad esempio, si consideri la temperatura; essa infatti emerge come conseguenza del movimento medio degli atomi).

Infine quindi, a vacillare è lo stesso concetto di spazio, che potrebbe in tale ottica di idee, “non esistere” come entità isolata di fondo (background). Per dirla con Edward Witten, “occorrerebbe iniziare a credere che lo spaziotempo sia un fenomeno emergente”.

Un altro aspetto importante dello spaziotempo, tuttavia, è che la sua geometria contiene delle informazioni sulle relazioni di causalità tra gli eventi. Ma così come la geometria dello spaziotempo determina quali sono le relazioni causali, a loro volta, viceversa, le relazioni causali possono determinare la geometria dello spaziotempo. Nel campo degli studi e delle ricerche sulla gravità quantistica, oggi i teorici sono ormai del tutto convinti che il ruolo della causalità sia fondamentale.

reticoli simpliciali
Reticoli simpliciali acquistati dalla composizione di simplessi 3d (tetraedri).

Essi infatti arrivano ai migliori risultati solo quando riescono a combinare queste tre premesse essenziali: che lo spazio sia emergente, che la descrizione più fondamentale sia discreta e che essa implichi in un modo fondamentale la causalità. Da semplici modelli basati soltanto su questi tre principi (emergenza, discretezza e causalità), molti teorici sono riusciti a derivare dei risultati piuttosto importanti.

Questi modelli partono dai più semplici assunti possibili sulle unità discrete dello spaziotempo e poi esaminano che cosa ne può derivare. Il più “funzionale” è il modello delle triangolazioni dinamiche causali (ideato da R. Loll e J. Ambjørn). L’idea di base è che una geometria dello spaziotempo si realizza accatastando un gran numero di piccoli mattoni, ognuno dei quali rappresenta un semplice processo causale.

Poche regole semplici controllano le modalità dell’accatastamento e una semplice formula fornisce la probabilità quantomeccanica di ciascuno di questi modelli di uno spaziotempo quantistico. In questi modelli la coordinata del tempo è arbitraria, come nella Relatività Generale.

gravità quantistica
Granularità dello spazio tempo

Con questa restrizione e qualche altra semplice regoletta, si ottiene una prova significativa del fatto che lo spaziotempo classico, con le sue tre dimensioni spaziali più il tempo, emerge da un semplice gioco di accatastamento di componenti elementari, basato solo sulla discretezza e sulla causalità.

Ambjørn è inoltre riuscito a dimostrare che se non vengono poste delle restrizioni alla causalità, non può emergere una geometria classica dello spaziotempo. Si osservi inoltre, come dulcis in fundo, che persino nella teoria dei twistor di Roger Penrose (il cui approccio allo spaziotempo quantistico si basa sullo stesso principio), le relazioni di causalità sono fondamentali …ma questa è tutta un’altra storia.

La discretezza dello spazio e del tempo è una conseguenza dell’insieme dei principi della teoria quantistica e della teoria della Relatività Generale; partendo da questo assunto di base e riscrivendo dunque la teoria di Einstein in funzione di un nuovo insieme di variabili, si riesce a derivare in maniera precisa la descrizione di uno spaziotempo quantistico.

Tutto ciò viene elegantemente esposto dalla teoria della gravità quantistica a loop (LQG). L’aspetto più interessante di quest’ultima teoria (LQG), è che essa rimane del tutto indipendente dal contesto di fondo (ovvero, senza una metrica del background).

La sfida più grande per la LQG è stata riuscire a spiegare come emerge lo spaziotempo classico; in tale direzione un passo importante è sicuramente stato compiuto da C. Rovelli nel 2005, quando trovò delle prove consistenti del fatto che la LQG prevede che due masse si attirino esattamente come descritto dalla legge di Newton.

Tali risultati indicano inoltre che a basse energie, la teoria risulta funzionale con la presenza di quei particolari bosoni (per ora solo ipotetici), chiamati gravitoni. A favore della LQG, vi sono dunque parecchi elementi di notevole importanza. I più recenti studi, suggeriscono che molte teorie quantistiche della gravità indipendenti dal background, contengono le particelle elementari come stati emergenti.

gravità quantistica
Creazione di universi baby per fluttuazioni quantistiche di una piccola porzione del vuoto di de Sitter.

Tutti questi risultati ci portano verso quella direzione in cui appare sempre più chiaro che possa esistere un linguaggio matematico e concettuale coerente, che unifichi la teoria quantistica con la Relatività Generale; tuttavia, al momento, nessuna idea/teoria può essere considerata come ultima e definitiva descrizione della realtà.

Oggi comunque sappiamo che qualcosa di nuovo, ancora da scoprire, potrebbe quasi certamente esistere alla scala di Planck, ovvero alla scala in cui opera la gravità quantistica; occorre soltanto attendere i risultati dei prossimi esperimenti che verranno condotti (negli anni a venire) con energie sempre più alte, all’interno di acceleratori di particelle, tecnologicamente sempre più evoluti.

Tuttavia, non dobbiamo farci illusioni. Il principale ostacolo consiste nel fatto che la lunghezza di Planck (dell’ordine di 10^-33cm) è la minima possibile in natura, che è appunto la scala alla quale si prevede che gli effetti della gravità quantistica diventino visibili; il che vale a dire che in termini di energia, la scala pertinente è 10^19 GeV (che è 15 ordini di grandezza maggiore dell’intervallo di energia accessibile, ad esempio, al Large Hadron Collider di Ginevra!).

Dunque, è quasi del tutto certo che non arriveremo mai a misurare direttamente i veri effetti della gravità quantistica su base sperimentale, ma solo per vie indirette e quindi su basi prettamente concettuali. Lo scetticismo di molti, quando si parla di approcci puramente mentali e concettuali, senza alcuna base sperimentale, è comprensibile ma non sempre giustificato.

Basti pensare, a titolo d’esempio, all’esperimento mentale di G. Galilei per dimostrare che tutti i corpi, indipendentemente dal loro “peso”, cadono al suolo nello stesso modo. Supponiamo di avere due oggetti della stessa natura, dunque con la stessa densità, ma aventi masse diverse; dunque due oggetti con dimensioni spaziali diverse tra loro (due differenti volumi, in sostanza).

Se vengono legati assieme da una corda e poi lasciati cadere contemporaneamente da una certa altezza, allora l’oggetto più piccolo, avente una massa minore, cadendo più lentamente, dovrebbe teoricamente frenare la caduta dell’oggetto più grande e dunque far sì che tutto il sistema (oggetto piccolo + oggetto grande) cada più lentamente. Ma se considero l’intero sistema, esso risulterà più pesante dell’oggetto più pesante! Dunque tutto il sistema dovrebbe cadere più rapidamente rispetto all’oggetto più pesante.

Questa contraddizione, porta ovviamente alla logica conclusione che l’assunto di base, che gli oggetti più pesanti cadano più rapidamente di quelli meno pesanti, è falsa. Qualsiasi teoria fisica, deve sempre essere supportata da una certa coerenza logica; ma i teorici questo lo sanno e anche molto bene. Ed è questo il motivo principale per cui a tutt’oggi, risulta assai difficile conciliare le teorie quantistiche con la Relatività Generale.

Per dirla con T.S.Kuhn, “la decisione di abbandonare un paradigma è sempre al tempo stesso la decisione di accettarne un altro, ed il giudizio che porta a quella decisione implica un confronto sia dei paradigmi con la natura, sia di un paradigma con l’altro”.

Forse non riusciremo mai a cogliere la vera natura, la vera essenza dello spazio e del tempo e di tutte le sue manifestazioni in termini di materia ed energia, ma molto probabilmente un giorno, riusciremo almeno a sfruttarne le potenzialità attraverso l’ideazione di strutture tecnologiche che oggi possiamo immaginare solo nel mondo della fantascienza.

Per la gravità quantistica lo spazio è un’illusione

L’idea intuitiva che gli oggetti si influenzano a vicenda perché sono fisicamente vicini sta per diventare un’altra di quelle convinzioni che si rivelano sbagliate quando si guarda più in profondità.

Molti dei grandi progressi della scienza sono segnati dalla scoperta che un aspetto della natura che ritenevamo fondamentale è in realtà un’illusione, dovuta alla grossolanità delle nostre percezioni sensoriali. Così, l’aria e l’acqua ci sembrano fluidi continui, ma a un esame più profondo scopriamo che sono fatti di atomi. La Terra ci appare immobile, ma una comprensione più profonda ci insegna che si muove rispetto al Sole e alla galassia.

Un’illusione persistente è che gli oggetti fisici interagiscano solo con altri oggetti vicini, il cosiddetto principio di località. Possiamo esprimerlo più precisamente con la legge che l’intensità delle forze tra due oggetti diminuisce rapidamente, in funzione di una certa potenza della distanza tra di essi.

Ciò può essere spiegato ipotizzando che i corpi non interagiscano direttamente, ma solo attraverso la mediazione di un campo, come un campo elettromagnetico, che si propaga da un corpo all’altro. A mano a mano che i campi si propagano, si allargano e con le linee di campo coprono un’area sempre maggiore, fornendo una spiegazione naturale per le leggi che dicono che le forze tra le cariche e le masse diminuiscono come il quadrato della distanza tra esse.

Spazio: l'ultima illusione
Lo spazio potrebbe non essere continuo e liscio, ma formato da unità discrete. (© Science Photo Library RF / AGF)

La località è un aspetto di un’illusione ancora più avvincente: l’illusione che esistiamo all’interno di uno spazio assoluto, rispetto al quale marchiamo le nostre posizioni mentre ci muoviamo “attraverso” di esso. Così, Newton riteneva che il movimento in sostanza fosse definito come un cambiamento di posizione rispetto allo spazio assoluto.

Se questo sembra oscuro – perché nessuna misura può stabilire la relazione di un oggetto fisico con questo spazio assoluto immaginato – Newton ci ha assicurato che lo spazio assoluto è visto

da Dio, rendendo quindi la vostra posizione relativamente a esso un aspetto della natura divina del mondo. Noi umani dobbiamo accontentarci di posizioni e movimenti relativi, che sono definiti in relazione agli oggetti fisici che possiamo vedere.

Leibniz spezzò la confusione dichiarando che tutto ciò che esiste sono posizioni e movimenti relativi, affermando che, per principio, ogni scienza del movimento accettabile deve essere formulata solo in termini di movimenti relativi. E questo, dopo due secoli di attesa, è ciò che ci ha dato Einstein con la sua teoria generale della relatività. In questa gloriosa costruzione, lo spazio è inserito nello spazio-tempo, che è spiegabile come una rete di relazioni in evoluzione dinamica.

E che cosa definisce queste relazioni? Nient’altro che la causalità. Gli elementi dello spazio-tempo sono eventi – l’ultima espressione della località – e ognuno di essi è causato da eventi del loro passato. Ogni evento diventerà anche causa di eventi nel futuro. Nella geometria dello spazio-tempo la maggior parte delle informazioni è in realtà una codifica delle relazioni di causalità che mettono in relazione gli eventi.

Vediamo quindi che l’idea che le forze fisiche debbano agire localmente è una conseguenza di un principio più profondo, quello secondo cui gli effetti fisici sono dovuti a processi causali. E i principi di base della teoria della relatività insistono sul fatto che le cause possono propagarsi solo attraverso lo spazio a una velocità finita, che non può superare quella della luce. E’ quello che chiamiamo principio di causalità relativistica.

Questo principio sembra così naturale che deve essere vero. Ma fermiamoci un momento. Di tutti gli aspetti strani della fisica quantistica finora scoperti, il più strano di tutti è forse la scioccante scoperta che il principio di causalità relativistica è violato dai fenomeni quantistici.

In linea di massima, se due particelle interagiscono e poi si separano, allontanandosi l’una dall’altra, possono tuttavia continuare a condividere proprietà di uno strano genere, che possono essere attribuite alla coppia senza che alcuno dei singoli elementi abbia di per sé proprietà definite. Diciamo che le due particelle sono entangled.

Quando due particelle si trovano in uno stato entangled, uno sperimentatore può, a quanto pare, influenzare le proprietà di una delle particelle, in modo diretto e immediato, scegliendo di misurare alcune particolari proprietà corrispondenti dell’altra. Non importa affatto che sarebbe necessario un segnale molto più veloce della luce per esercitare direttamente quell’influenza.

Spazio: l'ultima illusione
Raffigurazione di due partielle entangled. (Cortesia Physics Department, HKUST)

Tutto questo è stato dimostrato in molti esperimenti condotti a partire dagli anni settanta, che testano una nozione di località formulata nel 1964 da John Bell: tutti i risultati mostrano che le coppie entangled violano quel concetto di località.

Nella sua forma attuale, la meccanica quantistica prevede solo medie statistiche per i risultati di molti tipi di esperimenti, compresi questi. Di conseguenza, non è possibile usare la non località presente in coppie entangled per inviare un segnale più velocemente della luce. Ma molti fisici, condividendo un’ambizione che risale a Einstein, de Brgolie, Schrödinger e ad altri inventori della meccanica quantistica, aspirano a scoprire una versione migliorata della teoria quantistica.

Questa versione dovrebbe approfondire e sostituire l’attuale teoria statistica con una teoria più completa, in grado di fornire una descrizione completa ed esatta di ciò che accade in ogni singolo processo quantistico. Affinché una simile teoria possa funzionare, però, dovrebbe basarsi su influenze che viaggiano a velocità arbitrariamente più elevate della luce, distruggendo così il principio di causalità relativistica e le nostre nozioni intuitive di influenza locale.

È possibile una comprensione più completa della fisica quantistica? E come dobbiamo cercarla? Credo che non solo sia possibile, ma che sia il prossimo inevitabile passo avanti nel progresso della fisica. Credo che il completamento della meccanica quantistica sarà una parte importante della risoluzione di un altro problema profondo: quello di unificare le nostre concezioni della gravità, dello spazio-tempo e dei quanti, per produrre una teoria quantistica della gravità.

La ragione è che ci sono buone prove che la stessa teoria quantistica della gravità genererà grandi violazioni della località. E, come abbiamo proposto per la prima volta nel 2003 Fotini Markopoulou ed io, le violazioni della località imposteci dalla gravità quantistica sono esattamente ciò che serve per spiegare la non località causata dall’entanglement quantistico.

Se vogliamo avere una fisica completa, dobbiamo unificare il quadro geometrico dello spazio-tempo dato dalla relatività generale con la fisica quantistica. Ci sono alcune prove teoriche che questo progetto di creare una teoria quantistica della gravità richieda che lo spazio e lo spazio-tempo diventino qualcosa di discreto e costruito da atomi finiti della geometria.

Allo stesso modo in cui un liquido è solo una descrizione dei moti collettivi di miriadi di atomi, lo spazio e lo spazio-tempo si riveleranno solo un modo per parlare delle proprietà collettive di un gran numero di eventi atomici. Le loro costanti entrate e uscite dall’essere, che causano gli eventi successivi via via che si allontanano nel passato, determinano la costruzione continua del mondo che noi chiamiamo flusso del tempo.

Lo scopo di una teoria quantistica della gravità è quindi anzitutto quello di ipotizzare le leggi che governano gli eventi elementari, in virtù delle quali essi nascono continuamente e poi si allontanano nel passato. Poi dobbiamo mostrare come emerga un quadro su larga scala, in cui questi eventi discreti vengono inseriti in una descrizione emergente di uno spazio-tempo omogeneo e continuo, come è descritto dalla teoria generale della relatività di Einstein del 1915.

Inizialmente non c’è lo spazio, ma solo una rete di singoli eventi elementari, insieme alle relazioni che esprimono quali di essi sono stati le cause dirette di quali altri eventi. Deve emergere la nozione di flusso di eventi considerati collettivamente che dà luogo a una descrizione fluida in termini di geometria di uno spazio-tempo, e l’aspetto più importante di questo è la località.

Deve emergere la nozione di distanza, e in modo tale che gli eventi vicini siano, in media, più facilmente influenzati l’uno dall’altro. Capire bene tutto questo è il Santo Graal dei teorici della gravità quantistica.

Si noti che se questo è corretto, ci sono due nozioni di località: una località fondamentale, che si basa sui fatti reali di cui gli eventi fondamentali sono stati causa, e una nozione approssimativa, collettiva, emergente, degli eventi vicini l’uno all’altro nello spazio e nello spazio-tempo.

La familiare nozione macroscopica di distanza si basa su una media collettiva di tutta la miriade di processi causali fondamentali. Per avere un’idea di quanto sia pervasiva questa media, ci aspettiamo che durante ogni secondo ci siano circa 10120 eventi elementari che avvengono all’interno di ogni centimetro cubo di spazio.

Spazio: l'ultima illusione
Il vuoto quantistico pullula di particelle che entrano ed escono dall’esistenza. (© Science Photo Library / AGF)

Infatti, un modo per avvicinarsi alla gravità quantistica è mirare a derivare le equazioni di Einstein, che sono le leggi della relatività generale che si applicano allo spaziotempo, dalle leggi della termodinamica, applicate a miriadi di eventi elementari.

Questa strategia fu introdotta da Ted Jacobson nel 1995 in una dei pochi articoli tenuti in considerazione dai teorici della gravità quantistica di qualsiasi orientamento.

Ma qui abbiamo una sorpresa e, molto probabilmente, un’opportunità. La nozione di prossimità collettiva e su larga scala serve solo a dar conto della nozione fondamentale di causalità quando è calcolata come media di un gran numero di eventi. Questo dà ai singoli eventi fondamentali e alle loro relazioni causali una grande libertà di discostarsi dalle medie.

Per esempio, scegliamo solo due eventi elementari, uno nella tazza di caffè che state bevendo e l’altro in una tazza di quello che bevono su uno dei pianeti di Proxima Centauri. Questi eventi possono essere separati da quattro anni luce, ma nulla impedisce a uno di essere una causa elementare dell’altro.

Possiamo scegliere questi due eventi in modo che siano quasi simultanei mentre noi (o quelli di Proxima) misuriamo il tempo. Quindi, violare i principi delle teorie della relatività di Einstein significa far sì che uno di questi eventi sia la causa dell’altro.

Ma non si tratta di una contraddizione se consideriamo le leggi della relatività come regolarità emergenti che governano la media collettiva su larga scala. E questo è il modo in cui consideriamo le leggi della termodinamica come derivanti da medie su grandi collezioni di atomi, i cui individui seguono leggi diverse.

Quando una legge emerge da una media statistica, ci sono sempre eventi relativamente rari, in cui i singoli atomi violano la regola che vale per la media. Noi le chiamiamo fluttuazioni. Un buon esempio è la tendenza delle collezioni di atomi a formare modelli di cristalli regolari quando vengono raffreddati. Ma di tanto in tanto un atomo finisce nel posto sbagliato, interrompendo la bella simmetria della disposizione dei cristalli. Diciamo che il motivo diventa disordinato.

Posso quindi riassumere la storia che ho raccontato dicendo che quando la località, e lo spazio stesso, emergono dalla media dei processi fondamentali che coinvolgono una miriade di eventi individuali, è inevitabile che la località sia disordinata.

Per lo più, le influenze saranno locali, perché la maggior parte del tempo, gli eventi causalmente correlati finiranno vicini l’uno all’altro nella descrizione approssimativa emergente che chiamiamo spazio. Ma ci saranno molte coppie di eventi che sono causalmente correlati, che finiranno lontani l’uno dall’altro, disordinando così lo spazio e la località.

Questo disordine della località potrebbe servire a spiegare la nonlocalità quantistica insita nelle particelle entangled? Credo che la risposta sia sì, e infatti abbiamo dimostrato che questo è il caso in due diversi modelli di completamenti fondamentali della meccanica quantistica.

I dettagli non sono importanti, specialmente in questa fase iniziale. Ma la lezione da trarre è che l’idea intuitiva che gli oggetti si influenzano a vicenda perché sono vicini nello spazio sta per diventare un’altra di quelle facili credenze che si rivelano sbagliate quando si guarda più in profondità. Lo spazio continuo e liscio diventerà presto un’illusione che nasconde un piccolo e complesso mondo di interazioni causali, che non vivono nello spazio, ma che definiscono e creano lo spazio mentre creano il futuro dal presente.

Nuovi limiti sulla “schiuma” spazio-temporale

 Osservazioni di quasar nei raggi X e Gamma suggeriscono stringenti limiti sulla natura microscopica del tessuto spazio-temporale e sulle teorie quantistiche della gravità.

immagini dei quasar e rappresentazione artistica della schiuma spazio-temporale
immagini dei quasar e rappresentazione artistica della schiuma spazio-temporale

 Secondo la meccanica quantistica, su scala estremamente piccola lo spazio-tempo, che a noi sembra una entità continua e omogenea, diventa irrregolare e avrebbe un aspetto spumoso, con molte piccole regioni in continua evoluzione all’interno le quali le quali lo spazio e il tempo non sono più definite, ma fluttuano caoticamente.

“Un modo di pensare alla schiuma spazio-tempo è quello di paragonarla alla superficie dell’oceano” ha detto l’autore Eric Perlman del Florida Institute of Technology di Melbourne, “se stai volando sopra l’oceano a bordo di un velivolo, la sua superficie sembra completamente liscia.

Se però si vola abbastanza basso si vedono le onde e, con una vista ancora più ravvicinata, appare la schiuma, con piccole bolle che sono costantemente fluttuanti”. La schiuma di cui parliamo qui, però, è su una scala estremamente piccola, qualcosa come dieci volte un miliardesimo del diametro del nucleo di un atomo di idrogeno, o 10-35m, pari alla cosiddetta lunghezza di Plank.

Di conseguenza, questa ipotetica schiuma non può essere rilevata direttamente con nessuno strumento a Terra, neanche il più potente degli acceleratori.  Tuttavia, se lo spazio-tempo ha una struttura schiumosa ci sono limiti alla precisione con cui le distanze possono essere misurate a causa delle dimensioni delle “bolle quantistiche” e questo può ripercuotersi sul modo in cui la luce si propaga: a seconda di quale modello spazio-temporale viene utilizzato, queste incertezze sulla distanza dovrebbero accumularsi a tassi diversi, mentre la luce viaggia sulle grandi distanze cosmiche.

Già l’anno scorso su Nature erano stati pubblicati a questo proposito degli interessanti risultati: i fotoni gamma prodotti in lontani “Gamma-Ray Burst” (GRB) arrivavano tutti in un intervallo di tempo molto ristretto (una frazione di secondo) nonostante abbiano diverse energie e quindi diverse lunghezze d’onda; questo imponeva limiti stringenti non solo sulla costanza della velocità della luce ma anche e soprattutto sulla natura delle fluttuazioni quantistiche dello spazio-tempo, di fatto più piccole di quanto ci si aspettasse in molte teorie.

Adesso, un altro gruppo di ricercatori ha usato un metodo alternativo non più basato sui tempi di arrivo ma sulla visibilità di Quasar e AGN (galassie con nuclei galattici attivi che, come i quasar, ospitano buchi neri supermassivi) a svariati miliardi di anni luce da noi.

In effetti, è stato previsto che l’accumulo di fluttuazioni quantistiche nella velocità della luce, mentre questa si propaga attraverso miliardi di anni luce, provocherebbe un tale degrado sulla qualità delle immagini che gli oggetti sarebbero potuti diventare inosservabili; il fenomeno può essere paragonato per certi versi al seeing atmosferico che gli astronomi/astrofili conoscono molto bene e che degrada la qualità delle immagini astronomiche perchè diversi raggi luminosi attraversano diverse zone turbolente dell’atmsfera dove si propagano con diverse velocità, distruggendo la coerenza del segnale. La lunghezza d’onda in cui scompare l’immagine dovrebbe dipendere dal modello di schiuma spazio-temporale utilizzato.

Sfruttando le osservazioni dai satelliti NASA’s Chandra e Fermi (operanti rispettivamente nei dominio dei Raggi X e Gamma), insieme a osservazioni di raggi gamma energetici fatti dalla superficie terrestre con il “Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array” (VERITAS), il rilevamento di questa radiazione esclude un modello “a cammino casuale”, secondo il quale i fotoni si diffondono casualmente attraverso la schiuma spazio-temporale in analogia con la diffusione della luce attraverso la nebbia.

Rilevazioni di quasar con i raggi gamma dimostrano che anche un secondo modello, il cosiddetto modello olografico (basato sul principio olografico) con minore diffusione, comunque non funziona.

“Abbiamo scoperto che i nostri dati possano escludere due modelli diversi di schiuma spazio-temporale”, ha detto il co-autore Jack Ng della University of North Carolina a Chapel Hill. “Possiamo concludere che lo spazio-tempo è meno schiumoso di quanto alcuni modelli predicono”. I dati a raggi X e raggi gamma dimostrano che lo spazio-tempo è “liscio” almeno fino a distanze di 1000 volte più piccole rispetto al nucleo di un atomo di idrogeno.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Carlo RovelliGravità quantisticaEnciclopedia del XXI Secolo (2010), Istituto dell’Enciclopedia italiana Treccani
  2. Claudio Censori, Gravità quantisticaLessico del XXI Secolo (2012), Istituto dell’Enciclopedia italiana Treccani
  3. Steven Weinstein e Dean Rickles, Quantum Gravity, in Edward N. Zalta (a cura di), Stanford Encyclopedia of Philosophy, Center for the Study of Language and Information (CSLI), Università di Stanford.
  4. Federico Laudisa e Carlo RovelliRelational Quantum Mechanics, in Edward N. Zalta (a cura di), Stanford Encyclopedia of Philosophy, Center for the Study of Language and Information (CSLI), Università di Stanford.
  5. Amici della Scienza
5 2 votes
Article Rating
Summary
Gravità Quantistica: sviluppi recenti
Article Name
Gravità Quantistica: sviluppi recenti
Description
Nel campo della fisica delle particelle, in questi ultimi due decenni abbiamo assistito ad un rapido progresso in relazione ad uno dei temi più accesi e dibattuti dai ricercatori di tutto il mondo, che si occupano di meccanica quantistica, teoria delle stringhe e teoria quantistica dei campi: la gravità quantistica.
Admin
Amici della Scienza
Amici della Scienza
https://www.focusuniverse.com/wp-content/uploads/2020/05/cats-1.png
Subscribe
Notificami
guest
0 Commenti
Inline Feedbacks
View all comments
Translate »
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x