Secondo la teoria più accettata riguardo all’origine dell’universo, quest’ultimo sarebbe nato con un big bang iniziale. Tuttavia poco prima oppure contemporaneamente oppure poco dopo (dipende dalle varie versioni delle teorie) ad esso sarebbe avvenuto un fenomeno, denominato inflazione cosmica, durato meno di un trilionesimo di secondo, che avrebbe prodotto un’espansione inflazionaria ben più grande di quella in atto con il big bang stesso.
Durante l’inflazione cosmica, secondo la teoria, una “zuppa” fredda ed omogenea andò gonfiandosi esponenzialmente prima che processi stessi del big bang e della sua espansione prendessero il sopravvento.
I due processi, quello dell’inflazione cosmica e quello del big bang, risultano molto diversi l’uno dall’altro tanto che gli scienziati hanno sempre faticato per collegarli e per capire cosa avesse potuto fare da “ponte” tra queste due fasi.
Secondo un nuovo studio condotto da fisici del MIT, del Kenyon College e di altri istituti, a fare da “ponte” tra queste due fasi sarebbe stata una terza fase nota come “riscaldamento”. Questa breve fase si sarebbe verificata alla fine del inflazione cosmica e in un certo senso avrebbe innescato il “botto “del big bang, come afferma David Kaiser, professore di Storia della Scienza di Germeshausen e professore di fisica al MIT.
Secondo lo scienziato durante questo breve periodo della storia dell’universo si sarebbe scatenato l’inferno e la materia si sarebbe comportata in modi stranissimi che vanno al di là della nostra comprensione.
Secondo Kaiser, durante le prime fasi del “riscaldamento” una forma di materia ad alta energia ha dominato. Questa materia si agitava avanti indietro in maniera sincronica attraverso ampie distese di spazio e ciò portava alla produzione esplosiva di nuove particelle. Una volta che questa energia si trasferì ad una seconda forma di materia, queste oscillazioni diventarono più instabili ed irregolari nello spazio.
Si sarebbe trattato di un “periodo folle”, come lo chiamano stesso Kaiser, un periodo durante il quale la materia interagiva in maniera così forte da poter anche rilassarsi all’improvviso per porre le basi per il big bang.
Il ricercatore, insieme ai colleghi, ha provato a simulare al computer la fase finale dell’inflazione per capire come si sarebbe potuta sviluppare. Si sono accorti che l’energia estrema che ha scatenato l’inflazione potrebbe essere stata redistribuita in maniera molto rapida, parliamo di piccolissime frazioni di un secondo, ed in una maniera tale da produrre quelle condizioni necessarie per l’inizio del big bang.
Questo cambiamento sarebbe risultato ancora più efficiente, e quindi più accettabile a livello teorico, se si tengono di conto degli effetti quantistici: questi ultimi avrebbero modificato le modalità con le quali la “zuppa” di materia rispondeva alla gravità ad energie molto elevate. In questo modo la fisica stessa dell’universo poteva deviare significativamente dalla teoria della relatività generale di Einstein.
“Questo ci consente di raccontare una storia ininterrotta, dall’inflazione al periodo postinflazione, al Big Bang e oltre”, dichiara Kaiser. “Possiamo tracciare una serie continua di processi, tutti con fisica nota, per dire che questo è un modo plausibile in cui l’universo è arrivato ad essere come lo vediamo oggi”.
Approfondimenti
- Putting the “bang” in the Big Bang | MIT News (IA)
- Phys. Rev. Lett. 123, 171301 (2019) – Nonlinear Dynamics of Preheating after Multifield Inflation with Nonminimal Couplings (IA) (DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.171301)
