Cristalli spazio-temporali, scienziato propone nuovo approccio per risolvere vecchio problema

Diagramma che mostra il processo di creazione dello "spaziotempo misto rinormalizzato" (credito: HARI PADMANABHAN, PENN STATE)

“La relatività ci dice che spazio e tempo possono mescolarsi per formare un’unica entità chiamata spaziotempo, che è quadridimensionale: tre assi spaziali e un asse temporale. Tuttavia, qualcosa sull’asse del tempo sporge come il pollice dolorante”: è così che esordisce, in un nuovo articolo apparso nella sezione delle notizie dell’Università Statale della Pennsylvania Venkatraman Gopalan, un professore di scienza dei materiali nonché di fisica dell’università americana in relazione ad un nuovo studio che ha condotto e che è stato pubblicato sulla rivista Acta Crystallographica A.[1][2]

Lo scienziato spiega infatti di aver sviluppato una nuova formula per risolvere quello che è a tutti gli effetti una questione dibattuta da diversi decenni per quanto riguarda la stessa comprensione dello spaziotempo, una questione nata con la teoria della relatività generale di Einstein. Per risolvere questa questione, i fisici hanno imparato a lavorare con valori negativi per quanto riguarda i valori temporali ma ciò sta a significare che lo stesso spaziotempo non può essere calcolato usando la geometria euclidea ma solo usando la geometria iperbolica, ben più complessa.[1]

In questo nuovo approccio matematico Gopalan sfuma le differenze tra lo spazio e il tempo rimuovendo prove problema del segno negativo e gettando quello che può essere considerato come un “ponte” tra le due geometrie. “Per più di 100 anni, c’è stato uno sforzo per mettere lo spazio e il tempo sullo stesso piano”, spiega ancora Gopalan. “Ma ciò non è realmente accaduto a causa di questo segno meno. Questa ricerca rimuove quel problema almeno nella relatività speciale. Spazio e tempo sono davvero sullo stesso piano in questo lavoro”.[1]
I cristalli temporali sono strutture fisiche teorizzate in cui lo stato di uno materiale può cambiare nel corso del tempo e, sempre nel corso del tempo, i vari stati possono ripetersi come una sorta di danza. Il nuovo approccio di Gopalan esplorerebbe una nuova classe di cristalli spazio-temporali dove lo stesso spazio e il tempo possono mescolarsi.[1]

“Diciamo che io sono a terra e tu stai volando sulla stazione spaziale, ed entrambi osserviamo un evento come una cometa che vola”, spiega Gopalan. “Tu fai la tua misurazione di quando e dove l’hai visto, e io faccio la mia dello stesso evento, e poi confrontiamo le note. Quindi adotto la tua misurazione del tempo come mia, ma conservo la mia misurazione spaziale originale della cometa. Tu a sua volta adotta la mia misurazione del tempo come tua, ma mantieni la tua misurazione spaziale della cometa. Da un punto di vista matematico, se facciamo questa fusione delle nostre misurazioni, il fastidioso segno meno scompare.”

Note e approfondimenti

  1. Spacetime crystals proposed by placing space and time on an equal footing | Penn State University (IA)
  2. https://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?S2053273321003259 (IA) (DOI: 10.1107/S2053273321003259)

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