Credito d'immagine: Hubble
Gli scienziati che studiano il Big Bang affermano che è possibile che un giorno la teoria delle stringhe possa essere testata sperimentalmente attraverso misurazioni del bagliore del Big Bang.
Richard Easther, assistente professore di fisica presso la Yale University, discuterà della possibilità in una riunione presso la Stanford University mercoledì 12 maggio, intitolata "Beyond Einstein: From the Big Bang to Black Holes". I colleghi di Easther sono Brian Greene della Columbia University, William Kinney dell'Università di Buffalo, SUNY, Hiranya Peiris della Princeton University e Gary Shiu dell'Università del Wisconsin.
La teoria delle stringhe tenta di unificare la fisica del grande (gravità) e del piccolo (atomo). Questi sono ora descritti da due teorie, la relatività generale e la teoria quantistica, entrambe le quali sono probabilmente incomplete.
I critici hanno smentito la teoria delle stringhe come una "filosofia" che non può essere testata. Tuttavia, i risultati di Easther e dei suoi colleghi suggeriscono che prove osservative a supporto della teoria delle stringhe possono essere trovate in misurazioni accurate del Cosmic Microwave Background (CMB), la prima luce che emerge dopo il Big Bang.
"Nel Big Bang, l'evento più potente della storia dell'Universo, vediamo le energie necessarie per rivelare i sottili segni della teoria delle stringhe", ha affermato Easther.
La teoria delle stringhe si rivela solo su piccole distanze estreme e ad alte energie. La scala Planck misura 10-35 metri, la distanza teoricamente più breve che può essere definita. In confronto, un piccolo atomo di idrogeno, largo 10-10 metri, è largo dieci trilioni di miliardi di volte. Allo stesso modo, i più grandi acceleratori di particelle generano energie di 1015 volt di elettroni collidendo particelle subatomiche. Questo livello di energia può rivelare la fisica della teoria quantistica, ma è ancora all'incirca circa trilioni di volte inferiore all'energia richiesta per testare la teoria delle stringhe.
Gli scienziati affermano che le forze fondamentali dell'Universo - gravità (definita dalla relatività generale), elettromagnetismo, forze radioattive "deboli" e forze nucleari "forti" (tutte definite dalla teoria quantistica) - erano unite nel lampo ad alta energia del Grande Bang, quando tutta la materia e l'energia erano confinate in una scala subatomica. Sebbene il Big Bang si sia verificato quasi 14 miliardi di anni fa il suo bagliore, il CMB copre ancora l'intero universo e contiene una documentazione fossilizzata dei primi momenti del tempo.
La sonda di anisotropia a microonde di Wilkinson (WMAP) studia il CMB e rileva sottili differenze di temperatura, all'interno di questa radiazione in gran parte uniforme, che emette luce a soli 2,73 gradi Celsius sopra lo zero assoluto. L'uniformità è la prova dell '"inflazione", un periodo in cui l'espansione dell'Universo ha accelerato rapidamente, circa 10-33 secondi dopo il Big Bang. Durante l'inflazione, l'Universo è cresciuto da una scala atomica a una scala cosmica, aumentando le sue dimensioni oltre 100 trilioni di miliardi di miliardi di volte. Il campo energetico che ha guidato l'inflazione, come tutti i campi quantistici, conteneva fluttuazioni. Queste fluttuazioni, bloccate nel fondo cosmico a microonde come onde su uno stagno ghiacciato, possono contenere prove per la teoria delle stringhe.
Easther e i suoi colleghi confrontano la rapida espansione cosmica avvenuta subito dopo il Big Bang con l'ingrandimento di una fotografia per rivelare singoli pixel. Mentre la fisica su scala di Planck ha fatto un "ripple" di 10-35 metri di diametro, grazie all'espansione dell'Universo, la fluttuazione potrebbe ora estendersi per molti anni luce.
Easther ha sottolineato che la teoria delle stringhe potrebbe lasciare effetti misurabili sullo sfondo delle microonde cambiando sottilmente lo schema dei punti caldi e freddi. Tuttavia, la teoria delle stringhe è così difficile da testare sperimentalmente che vale la pena provare ogni possibilità. I successori di WMAP, come CMBPol e la missione europea, Planck, misureranno il CMB con una precisione senza precedenti.
Le modifiche al CMB derivanti dalla teoria delle stringhe potrebbero discostarsi dalla previsione standard per le differenze di temperatura nello sfondo delle microonde cosmiche dell'1%. Tuttavia, trovare una piccola deviazione da una teoria dominante non è senza precedenti. Ad esempio, l'orbita misurata di Mercurio differiva da quanto previsto dalla legge di gravità di Isaac Newton di circa settanta miglia all'anno. La relatività generale, la legge di gravità di Albert Einstein, potrebbe spiegare la discrepanza causata da una sottile distorsione nello spazio-tempo dalla gravità del Sole che accelera l'orbita di Mercurio.
Fare riferimento a http://www-conf.slac.stanford.edu/einstein/ per ulteriori informazioni sulla riunione "Beyond Einstein".
Fonte originale: Comunicato stampa dell'Università di Yale
