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E8, l’Universo e tutto quanto


Una struttura matematica legata alla teoria delle stringhe è stata osservata per la prima volta nella realtà

 Se la “Guida galattica per autostoppisti” anziché Douglas Adams, celeberrimo scrittore di fantascienza, l’avesse scritta un fisico esperto di stringhe, alla “domanda fondamentale sulla vita, l’Universo e tutto quanto”, Pensiero Profondo, il secondo più grande computer dell’Universo del Tempo e dello Spazio, anziché “42” avrebbe potuto rispondere “E8”. E8, (per esteso Exeptional Lie Group E8) è una struttura simmetrica complessa che fino ad oggi era solo un costrutto teorico avanzato dai matematici e che secondo alcuni ha un ruolo nella teoria delle stringhe, una delle possibili “teorie del tutto”. Oggi un gruppo di fisici inglesi e tedeschi dichiara di aver osservato la struttura per la prima volta nella realtà.
Gli scienziati hanno raffreddato un cristallo di cobalto e niobio fino a temperature vicine allo zero assoluto e come si legge nell’articolo pubblicato su Science, quando hanno applicato un campo magnetico crescente al cristallo, nella configurazione elettronica sono apparse delle strutture spontanee che richiamavano appunto l’E8. Questa struttura di simmetria dagli anni ‘70 è stata messa in connessione con la teoria delle stringhe, una delle candidate a “teoria del tutto”, e cioè una teoria che colleghi assieme tutti i fenomeni fisici conosciuti in un unico, ed elegante, corpo matematico. Nel 2007 Garreth Lisi, fisico freelance, ha addirittura proposto una nuova teoria del tutto, basata appunto sull’E8.
Tutto ciò resta da provare, ma Radu Coldea e colleghi sono comunque entusiasti di aver osservato i primi indizi della presenza dell’E8 in natura. Banalmente per gruppi di simmetria si intendono tutte le possibilità che un oggetto geometrico ha di ruotare senza cambiare aspetto. Un quadrato per esempio può ruotare in senso orario e antiorario di 90° e restare sempre identico a se stesso. Tutte le rotazioni che il quadrato può eseguire in questo modo rappresentano un gruppo di simmetria. Il cerchio può fare anche di più, nel senso che può ruotare di qualsiasi angolo e restare sempre identico. In questo caso il gruppo di simmetria è detto continuo. Detto in maniera informale i gruppi di simmetria di Lie (concetto scoperto nel 1887 dal matematico norvegese Sophus Lie), di cui E8 fa parte, sono dei gruppi di simmetria continui, che possono ricordare quello di un cerchio.
Coldea e colleghi, applicando il campo magnetico al cristallo hanno modificato il valore di spin degli elettroni nel materiale. Lo spin è una proprietà fondamentale delle particelle elementari: lo spin di un elettrone può trovarsi in uno solo di due possibili stati. Gli scienziati da un certo valore di campo magnetico in poi (5.5 Tesla), in corrispondenza di quello che viene chiamato punto quantistico critico, si aspettavano di osservare una disposizione casuale degli spin elettronici nel cristallo e  invece quello che hanno visto al crescere del campo è stato che gli spin si distribuivano secondo certi pattern regolari.
Radu ritiene che questa scoperta abbia importanti implicazioni in fisica quantistica. “Questi risultati suggeriscono che simmetrie nascoste simili a  questa governino la fisica di altri materiali vicino ai punti quantistici critici, in cui gli elettroni si organizzano secondo regole quantistiche per ottenere interazioni forti.”
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Freeman Dyson: “non escludo l’esistenza degli extraterrestri”


Ecco che riproponiamo un intervista interessantissima al fisico matematico Freeman Dyson, effettuata dal matematico e fisico italiano Piergiorgio Odifreddi e che apparve sul quotidiano “La Repubblica” del giorno 18 settembre 2000. Buona lettura.
Secondo la leggenda, Vishnu ha due regine: Lakshmi, dea della prosperità, e Sarasvati, dea della saggezza. Essendo spose dello stesso uomo, le due sono rivali: ogni volta che una conferisce i propri doni a qualcuno, l’altra gli nega i suoi. Per questo i ricchi non sono saggi, e i saggi non sono ricchi.

Una volta, i saggi che volevano rimediare alla povertà dovevano bazzicare per corti e palazzi. Perdendo presto, ovviamente, la saggezza. Oggi alcuni eletti possono seguire un’altra strada, e diventare membri dell’Istituto degli Studi Avanzati di Princeton: una verde oasi creata negli anni ‘30 per riprodurre i vantaggi delle corti senza gli svantaggi. In particolare, i membri dell’Istituto sono pagati solo per pensare, e non devono preoccuparsi di scrivere, pubblicare, insegnare e fare esami.

L’Istituto ha annoverato fra i suoi professori Einstein, Gödel e Von Neumann: ovvero, gli astri più luminosi della fisica, della logica e della metematica moderne. L’abbiamo visitato per intervistare uno dei suoi fortunati membri: il fisico-matematico Freeman Dyson, un originale scienziato che è anche un divulgatore di fama.

La sua esperienza nel nucleare va dalla progettazione pratica di minireattori utilizzati in medicina alle riflessioni teoriche del suo primo fortunato libro, Armi e speranza (Boringhieri, 1984).
Cosa pensa dell’energia atomica?
“Non ne sono particolarmente entusiasta.

Direi di essere abbastanza neutrale al riguardo. Penso che i pericoli e i vantaggi dell’energia atomica siano stati assolutamente esagerati. Sia i sostenitori che i denigratori ne hanno sopravvalutato il potenziale. A mio avviso, si tratta soltanto di un altro modo per produrre elettricità.

Se potesse essere più a buon prezzo, sarebbe meglio. Naturalmente sono contrario alle bombe anche se spesso l’opinione pubblica non sembra comprendere la differenza”.
Nel 1958, però, lei progettava navicelle spaziali con bombe atomiche come propellente.
“Beh, eravamo giovani, e dal punto di vista tecnico era un’ottima idea. Si trattava di mettere un migliaio di bombe atomiche nel serbatoio, e detonarne un paio al secondo per salire al cielo: boom, boom,… Noi volevamo farlo ma, per fortuna o sfortuna, non ottenemmo l’autorizzazione”.
Volevate farlo per andare dove?
“Soprattutto sui pianeti. Eravamo interessati a Marte, a Saturno, ai satelliti di Giove. E naturalmente avremmo voluto andare su Europa, dove adesso sappiamo che esiste un profondo oceano. Avremmo scoperto cose molto interessanti, se mai fossimo andati”.
Magari altre forme di vita. Nell’Origine della vita
(Boringhieri, 1987) lei ha proposto una teoria su come è nata quella che conosciamo.
“Il software della vita è rappresentato dal genoma, che codifica le istruzioni per la costruzione di una creatura vivente. L’hardware è rappresentato dalle proteine, la macchina chimica che elabora le istruzioni del Dna. Alla domanda “chi è nato prima”? i biologi ortodossi rispondono: i geni. Io la penso esattamente al contrario, e rispondo: le proteine. L’idea è che l’hardware può esistere senza il software, ma il software non può esistere senza l’hardware”.
Il suo modello semplificato ha alcune caratteristiche interessanti: ad esempio, una simmetria tra la vita e la morte. Possiamo dedurne che non sono le divinità, ma gli organismi rudimentali a risorgere o vivere in eterno? E che la morte è il prezzo da pagare per poter vivere una vita interessante?
“Direi proprio che sia così. Bisogna essere molto semplici per vivere in eterno o resuscitare: è necessario mantenere un’organizzazione, o farla emergere spontaneamente dal caos, il che avviene tanto più facilmente quanto meno c’è complessità”.
In Infinito in ogni direzione (Rizzoli, 1989) lei ha affrontato un problema complementare. Crede che ci sarà sempre vita nell’universo?
“Non dico di crederci. Ho soltanto voluto vedere se le leggi della fisica o della chimica permettono alla vita di continuare per sempre. Penso che sia una buona domanda, alla quale ho risposto dimostrando che la possibilità non è esclusa”.
Sarebbe però una vita molto diversa dalla nostra, che è destinata a terminare abbastanza presto insieme al sistema solare.
“Se la vita riuscirà a sopravvivere, lo farà soltanto modificando ripetutamente la propria forma. Ciò che io ho in mente è qualcosa come La nuvola nera di Fred Hoyle: una grande nuvola di polvere interstellare, con segnali e sistemi elettromagnetici al posto di nervi e muscoli, che necessita soltanto di luce stellare e di sostanze chimiche che può raccogliere nello spazio. Naturalmente, esistono molte altre possibilità”.
Queste idee mi fanno venire in mente una frase di Primo Levi: “La miglior fantascienza è la scienza”. Nel suo ultimo libro, Il sole, il genoma e Internet (Boringhieri, 2000), lei prosegue nel genere, immaginando ad esempio piante a sangue caldo.
“Si tratta di piante omeoterme, che si rendono indipendenti dalla temperatura e dall’atmosfera in cui vivono circondandosi di una serra, proprio come gli orsi polari sviluppano una pelliccia, o le tartarughe un guscio, per proteggersi dall’ambiente.

Magari su Marte o su Europa già ci sono, e potremmo cercarle: dovrebbe essere facile individuarle dalle loro perdite, a meno che le serre non siano perfette. Sulla Terra potremmo costruirle noi, quando avremo imparato a progettare geneticamente le piante”.
C’è una soluzione “vegetale” ai problemi energetici?
“Già oggi siamo in grado di produrre combustibili chimici dalle piante: si coltiva la canna, si produce l’alcol fermentando lo zucchero, e lo si usa come combustibile industriale. Funziona, ma è più caro che importare petrolio. In futuro potremmo progettare una foresta alimentata dal sole, le cui piante sintetizzano idrocarburi che finiscono direttamente in oleodotti sotterranei. Sarebbe una bella soluzione a tanti problemi”.
E progettare animali?
“Questo è un problema più delicato. Più ci si avvicina all’ uomo, maggiori sono i problemi di carattere etico. Possiamo già fare moltissimo con le piante, senza dover affrontare queste domande”.
A proposito di etica e morale, lei ha ricevuto quest’anno il Premio Templeton, che costituisce l’analogo del Premio Nobel per la religione. La scienza sta forse sostituendo la teologia?
“In un certo senso è così. Oggi sono gli scienziati a scrivere testi destinati al grande pubblico. Filosofi e teologi tendono a diventare sempre più tecnici, e a scrivere in un modo che soltanto loro sono in grado di comprendere. Non so quale sia la ragione, né cosa ne pensi il signor Templeton”.
Visto che siamo in argomento, qual è la sua idea di Dio, ammesso che ne abbia una?
“Noi abbiamo una mente, e quindi esiste una componente mentale dell’universo nella quale siamo integrati. Possiamo anche chiamarla Dio, ma è solo un modo razionale di guardare alle cose. Io definisco Dio come una Mente sviluppatasi a un livello tale che non siamo in grado di comprenderla”.
Una sorta di inconscio collettivo, o di Internet. Ma esiste qualche legame fra questo Dio superumano e la natura?
“Il cervello mediante il quale compiamo le nostre scelte è costituito di atomi. Gli atomi sono attivi, e sembrano fare scelte imprevedibili. Possiamo dire che questa sia la manifestazione di una Mente nel senso di un’Anima Mundi, più che di un Dio tradizionale”.
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Per gli scettici: intervista a Michio Kaku sugli UFO, extraterrestri e iperspazio

Michio Kaku è un fisico teorico tra i più autorevoli. Si è laureato con lode ad Harvard nel 1968 ed ha conseguito il dottorato al Berkeley Radiation laboratori nel 1972. E’ stato il co-fondatore della teoria delle Stringhe e un pioniere di quella delle Superstringhe. Attualmente è professore di fisica teorica al “City College and the Graduate Center” dell’ Università di New York. E stato professore esterno sia allUniversità di Princeton che a quella di New York City Il suo obiettivo è contribuire alla realizzazione del sogno di Einstein della Teoria del tutto in una singola equazione, che mostra lunità di tutte le forze fondamentali nelluniverso. Tiene conferenze in tutto il mondo ed è l’autore di moltissimi articoli scientifici riguardanti la fisica, nonchè di nove libri tra i quali Iperspazio, best-seller a livello internazionale. E conduttore di un programma radiofonico settimanale in diverse emittenti radiofoniche in Giappone e i suoi commenti scientifici possono essere ascoltati in più di 60 stazioni nazionali. Ha pubblicato più di 70 saggi in riviste specializzate che trattano di argomenti quali la teoria della superstringa, della supergravità, della supersimmetria e di fisica adronica. E stato inoltre il primo a scrivere un trattato sulla supergravità conformale e la rottura della supersimmetria ad alte temperature.


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Osservato un pezzo di "scheletro" dell'universo



Da diversi anni i cosmologi cercavano prove della presenza di questi "filamenti" di galassie, della cui esistenza nell'universo più lontano mancava ancora una solida prova

La materia non è distribuita uniformemente nell'Universo: le stelle sono riunite in galassie, le galassie in gruppi e in cluster di galassie. Le teorie cosmologiche accettate prevedono che la materia si aggreghi su una scale ancora più ampia nella cosiddetta “rete cosmica” in cui le galassie, unite da lunghi filamenti che solcano il vuoto cosmico, creano una gigantesca struttura reticolare.

Questi filamenti misurano alcuni milioni di anni luce di lunghezza e costituiscono una sorta di “scheletro” dell'universo: le galassie si accumulano intorno a essi, e immensi cluster di galassie formano le loro intersezioni.

Da alcuni anni, molti cosmologi cercano prove della presenza di questi filamenti: sebbene infatti essi siano stati osservati su scale relativamente brevi, ancora mancava una solida prova della loro esistenza nell'universo più lontano.

Ora un gruppo di ricerca dell'ESO guidato da Masayuki Tanaka è riuscito a scoprire una grande struttura intorno a un cluster di galassie distanti in una serie di immagini catturate in precedenza. Per analizzare la struttura con maggiore dettaglio si è fatto ricorso a osservazioni spettroscopiche ottenute grazie agli strumenti VIMOS del Very Large Telescope dell'ESO e FOCAS del Telescopio Subaru, operativo presso l'Osservatorio astronomico nazionale, in Giappone.

Grazie a queste e ad altre osservazioni, gli astronomi hanno potuto identificare diversi gruppi di galassie che circondano il cluster principale, almeno 10.000 volte più massiccio della Via Lattea, distinguendo decine di questi aggregati, ciascuno dei quali ha una massa da alcune decine ad alcune migliaia di volte maggiore di quella della nostra galassia.

“E' la prima volta che si è riusciti a osservare una struttura dell'universo distante così importante e così ricca di informazioni”, ha spiegato Tanaka. "Ora possiamo passare dalla 'demografia', cioè dal censimento degli oggetti presenti che abbiamo appena concluso, alla 'sociologia', ovvero allo studio delle proprietà delle galassie che dipendono dal loro ambiente, in un'epoca in cui l'universo aveva un'età pari a solo due terzi dell'età presente.”

Il filamento osservato è posizionato a circa 6,7 miliardi di anni luce da noi e si estende per almeno 60 milioni di anni luce, anche se probabilmente tale struttura si estende anche oltre la capacità osservativa attuale. Per questo motivo occorreranno ulteriori ricerche per ottenere una stima definitiva della lunghezza.

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Lo Spazio-Tempo è Realmente un Superfluido?


Il Giornale Onlinedi Marcus Chow
New Scientist Magazine

Magazine issue 2555

A casa in una gravistella

GUARDATE in alto nel cielo. Quasi tutto la fuori ruota: stelle, galassie, pianeti, lune, tutto ruota. Gli scienziati credono che l' universo stesso non ruoti. Perchè? E' una domanda a cui Pawel Mazur non può rispondere. Mazur, un fisico dell'Università del Sud Carolina in Columbia, è uno di quelli che pensa che sia possibile che il nostro universo ruoti su un asse. Se queste persone hanno ragione, ciò potrebbe rendere molto semplice la comprensione dell' universo. Potreste smettere di preoccuparvi dei grandi problemi della cosmologia: l'origine del big bang, la natura dell' energia oscura e forse anche della materia oscura.

Potreste eliminare la strana idea per cui l' universo è passato in un periodo superveloce di espansione conosciuto come inflazione. Potreste persino fermare il tentativo di trovare una teoria che sposi la teoria quantistica e la teoria della relatività generale di Einstein. E' troppo difficile lasciar ruotare il cosmo? Si, lo è, almeno finchè la relatività generale guida l' universo. Per risolvere le complesse equazioni della relatività generale, la teoria di Einstein della gravità, i cosmologi assumono che l' universo sia lo stesso in ogni direzione.

Benchè la relatività generale possa permettere la rotazione dell' universo, questa rotazione richiede un asse e un asse cosmico di rotazione conferirebbe una direzione "speciale" sull' universo, lungo l'asse. Dato che non c'è evidenza osservazionale dell'esistenza di tale asse, l'assunzione è sempre stata che l' universo non stia ruotando. Mazur e il suo collega, George Chapline del Lawrence Livermore National Laboratory in California, hanno una semplice risposta per questo: non assumono che la relatività generale abbia tutte le risposte.

Da dove prendono questa idea eretica?
"Guardando dove la relatività generale si interrompe", dice Mazur. La relatività generale fornisce una descrizione eccellente di cosa accada negli eventi normali di tutti i giorni nell' universo, ma fallisce in circostanze "estreme". Le sue equazioni non possono dirci nulla di preciso sugli eventi come collisioni di particelle altamente energetiche, per esempio, o sul collasso di stelle in buchi neri. Il maggior indizio dei suoi limiti, dicono Mazur e Chapline, sta nel modo in cui permette al tempo di interrompersi.

La relatività generale permette la formazione di cicli nel tempo in certe circostanze. A volte, per esempio, una specie di falla mono-dimensionale nello spazio-tempo conosciuta come "stringa cosmica" può formarsi. Quando una tale stringa ruota rapidamente attorno ad un asse lungo la sua lunghezza, crea un ciclo nel tempo; viaggiate attorno a una di queste "curve a tempo chiuso" (CTCs) e tornerete indietro nello stesso momento nel tempo. Mazur e Chapline dicono che, secondo la relatività generale, la stessa cosa può accadere con un buco nero rotante.

Il problema è, che la teoria quantistica richiede il tempo per essere "universale", non dovrebbero esserci cicli chiusi di tempo isolati dal tempo nel resto dell'universo. Questo significa che la teoria quantistica non può funzionare ovunque in un universo governato dalla relatività generale. Dato che molti fisici riconoscono la teoria quantistica come una descrizione più accurata della realtà rispetto alla relatività generale, la visione dello spazio e del tempo della relatività generale, ciò che i cosmologi chiamano il vacuum, deve essere errata.

"E se lo spazio-tempo è in realtà un superfluido". Il modo in cui il tempo si interrompe attorno ad una stringa cosmica rotante ha dato a Mazur e Chapline un indizio per risolvere questo problema. I CTCs si formano in regioni vicine all'asse della stringa cosmica e significa che la relatività si interrompe nei nuclei di minuscoli "vortici gravitazionali" mentre continua ad applicarsi in tutto lo spazio restante. "Questo suggerisce molto un vortice in un superfluido", dice Mazur.



I Superfluidi, come l'elio liquido ultra-freddo, ha proprietà molto strane. Possono fluire in salita, per esempio, senza frizione. Una proprietà cruciale dei superfluidi è che non possono essere fatti ruotare nel modo in cui l' acqua in un secchio si muoverà turbinando una volta agitata. Agitate un secchio di superfluido e produrrete un gruppo di vortici: la superfluidità si interromperà in ogni vortice, ma nella parte restante il fluido rimane immobile e superfluido.

Mazur ha pubblicato l'analogia tra i vortici in elio superfluido e il modo in cui il tempo si interrompe vicino a stringhe cosmiche rotanti 20 anni fa in Physical Review Letters (vol 57, p.929). Da quel momento sta pensando a cosa possa significare. Ora Mazur e Chapline pensano di poter avere la risposta: e se questa similarità tra lo spazio-tempo e i superfluidi non fosse un caso? Se lo spazio-tempo fosse veramente un superfluido?

E' un suggerimento radicale, ma risolverebbe certamente il problema dello stabilire un tempo universale. I superfluidi si formano quando le particelle nel fluido perdono il loro carattere individuale e iniziano a comportarsi come se fossero una particella gigante, conosciuta come "condensato". Lo spazio-tempo composto di particelle che hanno formato un condensato superfluido, significherebbe che avrebbe un tempo universale incorporato.

Questo è solo l'inizio. Mazur e Chapline hanno realizzato che l'idea di uno spazio-tempo superfluido ha profonde implicazioni quando applicata all'interruzione della relatività al limite di un buco nero. Se il nostro universo è un superfluido ruotante, potrebbe spiegare da dove tutto viene. Molte persone sono pronte ad accettare che la relatività generale si interrompe al centro di un buco nero, la "singolarità", dove la densità e la temperatura della stella ritratta che ha deposto il buco si elevano all'infinito.

Secondo Mazur, la relatività generale si interrompe anche all'"orizzonte degli eventi" del buco, la membrana immaginaria che ricopre la singolarità dalla vista e marchia il punto di non ritorno per la materia che vi cade. Per una cosa, dice, la curvatura dello spazio e del tempo significa che la luce in direzione del buco neroviene accelerata ad energia infinita all'orizzonte, cosa fisicamente impossibile. Ancora più seria, dice Mazur, è la violazione della teoria quantistica.

In certe circostanze, la teoria quantistica permette ad una influenza fantasma chiamata intreccio (entanglement) di esistere tra le particelle. Se una metà di un paio di particelle in stato di entanglement superasse l'orizzonte degli eventi nella singolarità, mentre l'altra metà non lo facesse, allora questo entanglement sarebbe distrutto e questo è escluso dalla teoria quantistica.

"Dato che la teoria quantistica viene generalmente considerata la teoria più fondamentale, la relatività generale non può fornire una vera descrizione della gravità vicino ad un buco nero", dice Mazur. "In altre parole, gli orizzonti non si formano".
Invece, dice, lo spazio-tempo va in un cambiamento nelle sue proprietà fondamentali.

L'alternativa ai buchi neri di Mazur deriva dal fatto che un superfluido può esistere in diverse "fasi", come l' acqua può esistere come ghiaccio o vapore. Come con l' acqua, i fattori esterni possono cambiare la fase del superfluido. Mentre la stella collassa in sè, le particelle in essa si avvicinano molto. Eventualmente raggiungono una densità che combacia con la densità delle particelle che crea il condensato dello spazio-tempo superfluido.

A questo punto, dice Mazur, il materiale della stella può interagire col materiale che crea lo spazio-tempo e il risultato è che due materiali vanno in un cambio di fase. Dentro il confine sferico, dove le condizioni divengono "critiche", la materia stellare viene convertita in energia e il superfluido cambia la sua fase, come l'acqua diviene vapore.

Secondo i calcoli di Mazur e Chapline, l' energia associata con questa fase dello spazio-tempo superfluido ha una pressione negativa, che si manifesta come gravità repulsiva (vedere il Diagramma a destra) Questo fornisce al vacuum spaziotemporale dentro la stella collassante sufficiente pressione per fermare il collasso gravitazionale."Un oggetto stabile in cui la gravità repulsiva del vacuum bilancia la gravità", dice Mazur. Chiama questo oggetto una gravistella.

Non è una struttura statica. La materia che vi cade dalla stella e che colpisce questo guscio viene convertita in energia, aggiungendosi all' energia del vacuum superfluido dello spazio tempo nel guscio. La conversione della materia della stella in energia rende lo strato di transizione estremamente caldo e l'incertezza quantistica dice che, dentro il guscio, una piccola quantità di questo calore sarà nuovamente convertito in materia.

Appena la materia viene creata, la forza repulsiva dell' energia interna del vacuum spinge sulle particelle, facendole allontanare tra loro a velocità crescente. Fermi, questo non suona famigliare? La materia creata in una fornace ardente, che fa esplodere tutto? "E' il big bang", dice Mazur. "Effettivamente, siamo dentro una gravistella".

Risposte Oscure
Oltre a spiegare il big bang, la gravità repulsiva spiega l'origine dell' energia oscura che sembra espandere il nostro universo a velocità crescente. Mazur ed Emil Mottola del Los Alamos National Laboratory nel Nuovo Messico, hanno prima pubblicato le basi dell'idea della gravistella nel 2001 (New Scientist, 19 Gennaio 2002, p.26).

Ora, con lo spazio-tempo superfluido che completa l'immagine, è divenuta una soluzione più potente per il puzzle della cosmologia. "La gravistella non funziona senza il fattore del superfluido, ma con esso, risolve i CTCs, le singolarità e la natura dell' energia oscura", dice Mazur. Questa nuova immagine risolve anche la necessità dell'inflazione. Questo periodo di espansione superveloce, si suppone che sia avvenuto nel primo attimo dell'esistenza dell' universo. Nessuno ancora ha spiegato come possa essere avvenuto, ma l'inflazione è la miglior soluzione che abbiamo per diversi misteri cosmologici.

E' necessaria soprattutto perchè diverse regioni dell' universo che oggi hanno la stessa temperatura, come indicato dalla radiazione cosmica di fondo lasciata dal big bang, si stanno allontanando tra loro in modo troppo lento per essere state in contatto quando l' universo ha avuto inizio, non c'è ragione per cui dovrebbero avere la stessa temperatura. L'inflazione risolve il problema rendendo l' universo molto più piccolo all'inizio in modo che il calore potesse facilmente fluire attorno ad esso, uguagliando la temperatura.

Mazur dice che l' universo superfluido rende l'inflazione ridondante perchè un oggetto, la stella collassante, conteneva tutto lo spazio-tempo. Questo significa che tutta la materia nella gravistella era stata già in contatto per un tempo significativo.
"Nella nostra immagine, c'è un periodo pre-big bang lungo, un'abbondanza di tempo perchè tutto si sia trovato alla stessa temperatura", dice. Questa spiegazione del nostro universo sembra radicale, persino implausibile, ma Mazur pensa che abbia molto senso: la ricetta, una piccola quantità di acqua e moltaenergia, rientra nei fatti osservati.

"Solo il 4% della massa- energia dell' universo è nella forma della ordinaria, materia emanante luce, e il 73% è energia oscura", dice. E' bene sottolineare che il rimanente 23% della materia nel nostro universo, quella che i cosmologi chiamano materia oscura, ottiene risposta in uno scenario di universo superfluido. Mazur e Chapline pensano che sia curioso che la materia oscura sia sempre trovata vicina alla materia ordinaria. Forse, dicono, la materia oscura potrebbe non essere materia per nulla, ma il risultato di qualche interazione della materia ordinaria con l' energia oscura. "La gravistella è divenuta una soluzione potente per i puzzle della cosmologia"

Allora perchè il nostro universo dovrebbe ruotare?
Semplicemente perchè la stella collassata ruoterebbe e il suo momento angolare non può sparire. Benchè non potete portare un superfluido a ruotare, la formazione della gravistella, il nostro universo, tramite l'interazione con la materia della stella rotante e collassante, impartirà ad esso la rotazione. Questo, chiaramente, significa che dovrebbe esserci un asse, la "direzione preferita" nel cosmo. Quindi, ne esiste uno?

Benchè molti fisici direbbero che non esiste, Mazur e Chapline ipotizzano che una caratteristica misteriosa della radiazione di fondo cosmico potrebbe essere spiegata con un asse di rotazione cosmico. I punti caldi e freddi nella radiazione dovrebbero essere distribuiti a caso nel cielo, ma Kate Land e Joao Magueijo dell'Imperial College di Londra hanno evidenziato un curioso allineamento dei punti caldi più grandi nei dati della Wilkinson Microwave Anisotropy Probe dellaNASA (New Scientist, 2 Luglio 2005, p.30). Secondo Mazur e Chapline, se l' universo sta ruotando lentamente, il suo asse potrebbe spiegare l'allineamento.

La radicale revisione della cosmologia standard di Mazur e Chapline potrebbe essere corretta? Eric Poisson della University of Guelph ad Ontario, in Canada, non lo pensa. "La mia reazione è che le loro idee non suonano. Questa non è una grande nuova idea", dice. Avi Loeb dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics è cauto, ma non esclude.

"Il suggerimento di Mazur e Chapline è interessante", dice, "ma serve molto altro lavoro per dimostrare che sia una alternativa valida al modello standard del big bang con inflazione." Nello specifico, Loeb vuole vedere quale tipo di strutture apparirebbero in un unverso superfluido. Se l' universo è un superfluido rotante, allora vicino al confine dell' universo si formerebbero piccoli vortici mentre il guscio della gravistella fornisce energia al superfluido interno. Mazur e Chapline dicono che questi vortici possono aver "inseminato" la formazione delle galassie. I semi ora sono visti come fluttuazioni nella temperatura dello sfondo di radiazione cosmica di microonde (CMB).

E' qua che il disegno di Mazur e Chapline dell' universo deve confrontare il quantitativo. I cosmologi credono che siano state le fluttuazioni quantiche nel vacuum dello spazio a causare le variazioni nella CMB. Secondo la teoria standard, queste fluttuazioni quantiche sarebbero state di tutte le dimensioni, o "scale-invariant" e sembra che i dati della CMB supportino questa idea.

La domanda è, i vortici di Mazur e Chapline combaciano con i dati?
"Devono dimostrare che si ottenga uno spettro di fluttuazioni di densità scale-invariant, così come una cosmologia "piatta" che si ottiene dall'inflazione", dice Loeb. "Abbiamo evidenze per entrambe le caratteristiche della CMB". Mazur concorda sul punto che questo sia un test cruciale.

"Ci serve la capacità di predirre le strutture che vediamo attorno a noi oggi in modo migliore rispetto al modello corrente", dice. "Quindi, e solo a quel punto, sapremo se davvero siamo sulla pista giusta". Se dovessero avere ragione, sarà rassicurante: guardando il cielo scuro, sapremo che l' universo non è una aberrazione; come tutto il resto in vista, ha una rotazione. Dall'altra parte, l' universo superfluido solleva una domanda disturbante. Le razze aliene osservano fuori da quelli che noi pensiamo essere buchi neri?Da qualche parte la fuori, nel guscio ardente, qualcuno potrebbe fissare l'impenetrabile bordo di un universocontenuto nel nostro.

Fonte:
Tradotto da Richard per Altrogiornale.org
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ESA Venus Express scopre una misteriosa macchia su Venere.

Vi riporto il testo dell'articolo pubblicato da Giovanni Caprara per Il Corriere della Sera e che riguarda un piccolo grande mistero scoperto da poco su Venere.

Una macchia misteriosa brilla nel sud dell'atmosfera di Venere, perennemente nascosta da una coltre di fitta di nubi che impediscono di vedere la superficie. L'ha scoperta la sonda dell'Esa Venus Express ed è stata avvistata anche dall'astrofilo Frank Melillo di Holtsville (New York). Da che cosa sia originata nessuno riesce a capirlo. Gli astronomi propongono alcune spiegazioni, ma si tratta di ipotesi che per il momento non trovano particolare supporto: tutte possono essere valide, oppure no.Intanto bisogna dire che è particolarmente evidente scrutando il pianeta nella luce ultravioletta.

La prima ipotesi è che sia conseguenza di una potente eruzione vulcanica. La superficie è ricoperta per il 90 per cento dal flusso basaltico della lava ma pur avendo espresso a varie riprese l'ipotesi che ci siano vulcani attivi nessuno ha mai finora trovato la prova. Se questa volta è la causa della macchia l'eruzione deve essere stata particolarmente potente per creare appunto una macchia a 65-70 chilometri di altezza dal suolo.

Una seconda ipotesi è che sia frutto di un'interazione con un flusso di particelle cariche provenienti dal Sole. La terza spiegazione possibile è che sia la conseguenza di un rimescolamento dell'atmosfera in quel punto capace di concentrare materiali luminosi. Per la verità Venere periodicamente mostra qualche macchia misteriosa, inspiegabile. L'ultima è stata avvistata nel gennaio 2007.Si spera molto naturalmente negli strumenti di Venus Express per risolvere finalmente l'enigma. La cosa non sarà facile perché il pianeta vicino è una somma di misteri a partire dal fatto non spiegato che vede la sua atmosfera viaggiare 60 volte più veloce della rotazione del pianeta stesso. Altrettanto da decifrare rimane il doppio vortice sempre nel polo sud.

Giovanni Caprara

fonte: http://www.corriere.it/

sito ufficiale dell'ESA Venus Express

http://www.esa.int/SPECIALS/Venus_Express/index.html

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