I ricercatori hanno sviluppato un modello di un universo in calo che esisteva prima del Big Bang. clicca per ingrandire
Il Big Bang descrive come l'Universo sia iniziato come un unico punto 13,7 miliardi di anni fa, e si è espanso da allora, ma non spiega cosa è successo prima. I ricercatori della Penn State University credono che ci dovrebbero essere tracce di prove nel nostro universo attuale che potrebbero essere usate per guardare indietro prima del Big Bang. Secondo la loro ricerca, esisteva un universo contraente con una geometria spazio-temporale simile al nostro universo in espansione. L'universo è crollato e poi "rimbalzato" come il Big Bang.
Secondo la teoria generale della relatività di Einstein, il Big Bang rappresenta The Beginning, il grande evento in cui nacque non solo la materia ma lo spazio-tempo stesso. Mentre le teorie classiche non offrono indizi sull'esistenza prima di quel momento, un team di ricerca della Penn State ha usato i calcoli gravitazionali quantistici per trovare fili che conducono a un tempo precedente. "La relatività generale può essere usata per descrivere l'universo fino a un punto in cui la materia diventa così densa che le sue equazioni non reggono", afferma Abhay Ashtekar, titolare della Eberly Family Chair in Physics e direttore dell'Institute for Gravitational Physics e Geometry presso Penn State. "Oltre quel punto, dovevamo applicare strumenti quantistici che non erano disponibili per Einstein." Combinando la fisica quantistica con la relatività generale, Ashtekar e due dei suoi ricercatori post-dottorato, Tomasz Pawlowski e Parmpreet Singh, sono stati in grado di sviluppare un modello che traccia attraverso il Big Bang in un universo in calo che mostra una fisica simile alla nostra.
Nella ricerca riportata nell'attuale numero di Physical Review Letters, il team mostra che, prima del Big Bang, esisteva un universo contraente con geometria spazio-temporale che altrimenti sarebbe simile a quello del nostro universo in espansione attuale. Quando le forze gravitazionali tirarono verso l'interno questo universo precedente, raggiunse un punto in cui le proprietà quantistiche dello spazio-tempo fanno diventare la gravità repulsiva, piuttosto che attraente. "Usando le modifiche quantistiche delle equazioni cosmologiche di Einstein, abbiamo dimostrato che al posto di un Big Bang classico esiste in realtà un rimbalzo quantico", afferma Ashtekar. "Siamo rimasti così sorpresi dalla scoperta che esiste un altro universo classico pre-Big Bang che abbiamo ripetuto le simulazioni con valori di parametro diversi per diversi mesi, ma abbiamo scoperto che lo scenario di Big Bounce è solido."
Mentre l'idea generale di un altro universo esistente prima del Big Bang è stata proposta in precedenza, questa è la prima descrizione matematica che stabilisce sistematicamente la sua esistenza e deduce le proprietà della geometria spazio-temporale in quell'universo.
Il team di ricerca ha utilizzato la gravità quantistica a ciclo continuo, un approccio principale al problema dell'unificazione della relatività generale con la fisica quantistica, che è stata anche pioniera presso il Penn State Institute of Gravitational Physics and Geometry. In questa teoria, la geometria spazio-temporale stessa ha una struttura "atomica" discreta e il continuum familiare è solo un'approssimazione. Il tessuto dello spazio è letteralmente tessuto da fili quantici unidimensionali. Vicino al Big Bang, questo tessuto è violentemente strappato e la natura quantistica della geometria diventa importante. Rende la gravità fortemente ripugnante, dando origine al Big Bounce.
"Il nostro lavoro iniziale assume un modello omogeneo del nostro universo", afferma Ashtekar. “Tuttavia, ci ha dato fiducia nelle idee alla base della gravità quantistica ad anello. Continueremo a perfezionare il modello per rappresentare meglio l'universo così come lo conosciamo e per comprendere meglio le caratteristiche della gravità quantistica ".
La ricerca è stata sponsorizzata dalla National Science Foundation, dalla Alexander von Humboldt Foundation e dal Penn State Eberly College of Science.
Fonte originale: Comunicato stampa PSU
