Universo ecpirotico

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Il modello di universo ecpirotico, in originale ekpyrotic universe (dal termine filosofico "ecpirosi", in greco antico «[uscito] fuori dal fuoco», nel significato di "conflagrazione universale", "fine del mondo in un grande incendio cosmico" da cui rinasce un nuovo mondo), chiamato anche modello di Steinhardt-Turok (dal nome dei due ideatori) o Big Splat ("grande schiacciamento") è un modello cosmologico che è stato proposto dai fisici teorici Paul Steinhardt e Neil Turok nell'ambito della teoria delle stringhe e delle teorie dell'universo ciclico.

Nella teoria delle stringhe (che tenta di unire - nelle sue varianti come la teoria affine del mondo-brana, strettamente coinvolta nel modello ecpirotico - la relatività generale e la meccanica quantistica in una teoria del tutto), l'evento della collisione gravitazionale tra brane detta Big Splat è vista come un fenomeno antecedente il Big Bang, e un passaggio fondamentale nella formazione del nostro universo, come previsto dal modello ciclico, modello cosmologico che si contende il primato come tra i più accreditati assieme al modello inflazionario, con cui tuttavia non è in netto contrasto, in quanto lo scontro delle brane spiega cosa avvenne prima dell'ultimo Big Bang, non dopo (cosa che fa l'inflazione caotica con i suoi universi-bolla, ad esempio).

La gravità e la massa delle brane vicine sono percepite come materia oscura. L'enorme conflagrazione produrrebbe calore ed energia altissimi, tali da generare un'esplosione gigantesca (il Big Bang appunto) e dare vita ad un intero e nuovo universo in espansione accelerata; questo aumento di velocità sarebbe effetto di una costante cosmologica (energia oscura, quintessenza o energia del vuoto), per terminare, e così all'infinito, in una nuova collisione e un nuovo Big Bang.

A differenza dell'inflazione cosmica, però, il modello ecpirotico elimina completamente la singolarità ed è considerato una teoria di cosmologia non standard, anche se rispetta comunque i parametri del modello Lambda-CDM e di quello del Big Bang.[1][2]

Due protouniversi[modifica | modifica wikitesto]

Il punto fondamentale di questa teoria è considerare il Big Bang come un momento importante nella formazione del nostro universo, ma non come momento iniziale e unico.[3] Secondo i teorici del Big Splat, prima della grande esplosione vi sarebbero stati due "protouniversi" separati, entrambi perfettamente piatti secondo le leggi della geometria euclidea ed estesi, come il nostro, su quattro dimensioni (tre spaziali e una temporale). In questi due universi non vi sarebbe stata materia come oggi la intendiamo, bensì onde gravitazionali.[3] Per far sì che questo modello funzioni, è necessario considerare le particelle non più come unità puntiformi adimensionali, con i problemi che ne conseguono e che sono indicati dalla meccanica quantistica, ma come stringhe ad una dimensione.[3] Queste stringhe introducono l'esistenza di ulteriori dimensioni (11 in totale) e una in particolare, la settima di quelle extra (oltre le prime 4), che dividerebbe i due universi.[3] Il Big Splat si sarebbe verificato quando, a causa di alcune fluttuazioni quantistiche casuali, i due universi preesistenti avrebbero avuto delle collisioni in più parti, arrivando così, in uno dei due che sarebbe poi diventato il nostro universo, a causare il Big Bang.[3] L'altro protouniverso avrebbe continuato ad esistere indipendentemente o collimare anch'esso in un analogo Big Bang.[3]

Dimensioni extra[modifica | modifica wikitesto]

Nella teoria del mondo-brana e dell'universo ecpirotico, la materia oscura non è altro che la forza di gravità di un'altra brana e della materia da essa contenuta, vicina ma invisibile, costituita da stringhe

Le dimensioni extra introdotte con le stringhe sarebbero rimaste secondo la teoria "arrotolate" su loro stesse nei secondi immediatamente successivi il Big Bang, rimanendo confinate in uno spazio ridottissimo e quindi non percepibile ai nostri sensi. Queste dimensioni invisibili giacerebbero inestese nel microcosmo e non sarebbero, in teoria, più piccole della lunghezza di Planck, detta anche lunghezza di stringa.[3]

Critiche[modifica | modifica wikitesto]

Alcuni criticano il Big Splat ed il modello ciclico in quanto ritenuto una versione particolare della teoria del multiverso, sviluppatasi tramite varie interpretazioni dal dopoguerra in poi.[3]

Sperimentazioni[modifica | modifica wikitesto]

In primo luogo, una conferma sperimentale della teoria delle stringhe, ed in particolar modo della M-teoria, porterebbe a considerare veritiero il Big Splat (una delle finalità scientifiche di LHC va proprio in questo senso). Una eventuale rilevazione, in futuro, delle onde gravitazionali derivanti dall'origine dell'Universo invaliderebbero la teoria dell'universo ciclico e del Big Splat, in quanto espressamente non previste dopo le collisioni, cosa invece prevista dal modello inflazionario che verrebbe candidata come teoria principale dell'origine dell'universo[4]. In riferimento ai dati di BICEP2 del marzo 2014 che confermerebbero la veridicità della teoria inflazionaria (cosa che ha fatto abbandonare la sua teoria a Steinhardt, che è tornato a sostenere l'inflazione, salvo poi cambiare nuovamente idea dopo poco), Michio Kaku, uno dei teorici delle stringhe e del mondo-brana, afferma che il Big Splat non contraddice l'inflazione o il Big Bang, bensì vuole dare una spiegazione del perché siano avvenuti, occupandosi di ciò che avvenne prima della nascita dell'attuale universo.[5]

Le fasi del multiverso ecpirotico secondo Turok[modifica | modifica wikitesto]

I mondi-brana: brane parallele a tre dimensioni (d-brane) composte da brane a due dimensioni (p-brane), a loro volta contenenti le stringhe; nella figura, una stringa le collega, e le due brane possono accidentalmente collidere in un Big Splat ecpirotico
« Il Big Bang non sarebbe altro che la conseguenza dello scontro fra due universi paralleli. Ma l’esistenza delle brane prima della singolarità significa che il tempo esisteva anche prima del Big Bang. Il tempo può così essere ricostruito anche al di là della grande esplosione. »
(Neil Turok[3])

1) esistenza infinita di tempo e universi
2) scontro fra le brane
3) Big Splat o Big Bang ecpirotico
4) inflazione caotica
5) formazione del nostro universo (nella nostra brana) e di possibili altri universi nelle bolle inflazionarie
6) possibile nuovo scontro tra brane, con residui dell'evento nelle onde gravitazionali e "amnesia cosmica" (cfr. Big Bounce) ecc.[3]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Jean-Luc Lehners (2010) "Ekpyrotic Nongaussianity: A Review" Advances in Astronomy 2010:903907, 19 pp.
  2. ^ Justin Khoury and Paul J. Steinhardt (2010) "Adiabatic Ekpyrosis: Scale-Invariant Curvature Perturbations from a Single Scalar Field in a Contracting Universe" Phys. Rev. Lett. 104(9):91301, 4 pp. (preprint)
  3. ^ a b c d e f g h i j Cosa c'era prima del Big Bang?
  4. ^ Turok Neil, Steinhardt Paul, L'universo senza fine, ilSaggiatore, 2008.
  5. ^ News Math Columbia

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]