L'universo potrebbe divorarsi da solo all'interno, ma non preoccuparti: i fisici che studiano questo fenomeno, chiamato "decadimento dello spaziotempo", pensano che sia improbabile.
L'idea che in alcuni scenari di sviluppo l'universo sarebbe completamente distrutto da una bolla di nulla in espansione non è stata ricordata dal 1982, quando il fisico teorico Witten ha presentato la possibilità di autocritica dell'universo sulla rivista Nuclear Physics. Ha scritto: "Un buco si forma spontaneamente nello spazio e si espande rapidamente all'infinito, assorbendo tutto ciò che può accadere sulla strada."
Considerando che una bolla di nulla ha distrutto l'universo 13 miliardi di anni prima della pubblicazione dell'articolo, o 38 anni dopo, sarebbe ragionevole ignorare tali teorie. Ma tre fisici dell'Università di Oviedo in Spagna e dell'Università di Uppsala in Svezia sostengono che possiamo trarre vantaggio dall'idea di una bolla che consuma tutto e distrugge l'universo.
Il fatto che il nostro universo sia per lo più vuoto è uno dei motivi per cui esiste in uno stato relativamente stabile. Nella teoria quantistica dei campi, che collega la fisica quantistica e la dinamica dello spaziotempo, il vuoto è inteso come lo stato energetico minimo possibile.
Gli stati quantici "eccitati" con energie al di sopra dello stato di vuoto non durano a lungo e hanno la tendenza a calmarsi rapidamente a stati di energia inferiore emettendo fotoni. Il vuoto, d'altra parte, non ha stati di energia inferiore a cui si può continuare a decadere, e quindi esiste in uno stato stabile.
Poiché la maggior parte del nostro universo è nel vuoto, in uno stato di minima energia, non dobbiamo preoccuparci del decadimento dello spaziotempo. Tuttavia, nella fisica teorica, tali presupposti non hanno posto.
All'inizio degli anni '70, diversi fisici russi esplorarono separatamente l'idea che ci sia qualcosa tra un vuoto stabile e un non-vuoto instabile: uno stato simile al vuoto che sembra essere stabile a causa del suo lunghissimo periodo di pre-decadimento. Questo "falso vuoto" aiuta ad eliminare le incongruenze nelle teorie sulle prime condizioni nell'universo.
Mentre il concetto di falso vuoto è stato proposto solo per descrivere la transizione pre-Big Bang, recenti ricerche sul campo di Higgs (il campo di forza quantistica rilevato dall'acceleratore di particelle del CERN) suggeriscono che possiamo ancora vivere in un falso vuoto: ciò che in precedenza era considerato stabile (l'energia più bassa) Lo stato di Higgs potrebbe non essere lo stato di energia più bassa.
Video promozionale:
La possibilità che la stabilità del nostro universo sia un'illusione a lunghissimo termine ha sollevato la questione di come e per quale motivo un sottile vuoto falso possa scomparire. Una risposta è a causa della "bolla del nulla".
Una bolla dal nulla è un esempio di "bolla spazio-temporale", in cui lo spazio-tempo ha proprietà diverse all'interno e all'esterno della bolla. Se una bolla di nulla si forma spontaneamente nello spazio di un falso vuoto, allora crescerà e alla fine assorbirà l'intero Universo.
Ma perché non si è ancora formata alcuna bolla? La risposta sta nella teoria delle stringhe, un candidato popolare e di successo per il titolo di "teoria del tutto", che descrive stringhe minuscole con proprietà che mancano ad altre particelle fondamentali. In particolare, le stringhe hanno uno stato oscillatorio che spiega la gravità quantistica. In altre parole, la teoria combina i fenomeni della fisica quantistica con gli effetti dei campi gravitazionali. Questo è il motivo per cui la teoria delle stringhe è così popolare.
La matematica della teoria delle stringhe funziona solo se ci sono più di quattro dimensioni: tre dimensioni spaziali, una dimensione temporale e poi molte altre dimensioni che sono così piccole da non poter essere rilevate: sono strettamente compresse e nascoste e dedotte puramente matematicamente.
Secondo questa matematica, non si formeranno bolle nello spaziotempo 4D. Il loro posto è solo nello spazio-tempo multidimensionale "irregolare".
In altre parole, come osserva il teorico delle stringhe ceco Lubos Motl, una bolla di nulla è pericolosa, perché se dovesse accadere, deve essere già accaduta.
In questo modo, non dobbiamo preoccuparci che la bolla possa inghiottire tutto lo spaziotempo. Ma se ti stai chiedendo come fosse l'universo prima del Big Bang, allora vale sicuramente la pena studiare la teoria delle bolle niente di più da vicino.
Kirill Panov
