Come un po 'di schiuma sulla cresta di un'onda oceanica, il nostro universo osservabile potrebbe essere nient'altro che un frammento seduto sul bordo di una bolla che si espande costantemente in una dimensione superiore.
Mentre questa idea da capogiro potrebbe sembrare qualcosa del sogno della febbre di un fisico, in realtà è un nuovo tentativo di conciliare la matematica della teoria delle stringhe con la realtà dell'energia oscura, una misteriosa forza cosmica che tutto pervade che agisce in opposizione alla gravità.
La teoria delle stringhe è un tentativo di unire i due pilastri della fisica del 20 ° secolo - la meccanica quantistica e la gravità - ipotizzando che tutte le particelle siano stringhe unidimensionali le cui vibrazioni determinano proprietà come massa e carica. La teoria è stata descritta come matematicamente bella, e per lungo tempo è stata una delle principali contendenti per quella che gli scienziati chiamano una teoria di tutto, che significa una struttura per spiegare tutta la fisica, resa popolare in libri come The Elegant Universe di Brian Greene (Norton, 1999).
Ma i teorici delle stringhe sono stati recentemente persi in un warren delle loro stesse speculazioni. Molte versioni della teoria delle stringhe richiedono che la realtà sia composta da 10 o più dimensioni: le tre di spazio e una di tempo che normalmente sperimentiamo, oltre a molte altre che sono arrotolate in un punto estremamente stretto. Esattamente come sono configurate quelle dimensioni extra determina le caratteristiche dell'universo che percepiamo.
All'inizio degli anni 2000, i ricercatori hanno capito che la teoria delle stringhe consentiva l'esistenza di universi unici fino a 10 ^ 500 (che è il numero 1 seguito da 500 zero), creando un paesaggio multiverso in cui il nostro universo particolare era solo una piccola sottosezione, come Live Scienza precedentemente riportata. Ma le equazioni della teoria delle stringhe hanno anche prodotto per lo più universi ipotetici privi di energia oscura, che gli astronomi hanno scoperto negli anni '90 e che attualmente sta accelerando l'espansione del cosmo.
All'inizio di quest'anno, i ricercatori hanno inferto un duro colpo alla teoria delle stringhe suggerendo che nemmeno uno dei quasi innumerevoli universi che descrive in realtà contiene energia oscura come la conosciamo. "È sempre più chiaro che i modelli proposti finora nella teoria delle stringhe per descrivere l'energia oscura soffrono di problemi matematici", Ulf Danielsson, co-autore di un nuovo articolo pubblicato il 27 dicembre sulla rivista Physical Review Letters e un fisico teorico a Uppsala Università in Svezia, ha detto a Live Science.
Il problema di base, ha affermato Danielsson, è che le equazioni che governano la teoria delle stringhe affermano che qualsiasi universo con la nostra versione di energia oscura in essa dovrebbe rapidamente scomparire e svanire. "La nostra idea è di trasformare questo problema in una virtù", ha detto.
Insieme ai suoi colleghi, ha costruito un modello in cui il processo che causa il decadimento di questi universi permeati di energia oscura in realtà guida l'inflazione di bolle fatte da molte dimensioni. Viviamo all'interno del confine di una di queste bolle in espansione e "l'energia oscura è ... indotta in modo sottile attraverso l'interazione tra le pareti delle bolle su cui viviamo e le dimensioni superiori", ha scritto Danielsson in un post sul blog che descrive la nuova teoria .
Il Big Bang, quando è nato il nostro cosmo, diventa il momento in cui questa bolla ha iniziato ad espandersi, secondo Danielsson. Le particelle nel nostro universo sono semplicemente i punti finali delle stringhe che si estendono in dimensioni extra. Danielsson e i suoi colleghi sono interessati a verificare se il loro modello è compatibile con altri aspetti noti della fisica. E l'ipotesi potrebbe servire ad aiutare i fisici a fare previsioni osservabili sull'universo primordiale e sui buchi neri, ha detto Danielsson.
Ma altri ricercatori non lo stanno acquistando.
"Questa è una finzione matematica che non ha prove sperimentali che ne parlano", ha detto a Live Science Sabine Hossenfelder, fisica presso l'Istituto di studi avanzati di Francoforte in Germania.
Hossenfelder ha criticato gran parte degli ultimi pontificati della fisica fondamentale e ha pubblicato l'anno scorso un libro intitolato Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray (Basic Books, 2018). "I teorici delle stringhe propongono una quantità apparentemente infinita di costruzioni matematiche che non hanno alcuna relazione nota con l'osservazione", ha detto.
Ma Danielsson non pensa che la teoria delle stringhe sarà per sempre non verificabile e che gli attuali dibattiti che la circondano stanno già fornendo alcuni controlli sulla teoria. "Se si scopre che la teoria delle stringhe non può produrre energia oscura del tipo che osserviamo, allora la teoria delle stringhe non è solo testata, è dimostrata sbagliata", ha detto.
