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Gli scienziati dell’Università di Oxford potrebbero aver risolto uno dei più grandi misteri della fisica moderna, con una teoria che propone l’unificazione di materia oscura ed energia oscura in un nuovo fenomeno, un fluido caratterizzato da “massa negativa”.

Secondo la nuova teoria, Jamie Farnes, un professore del dipartimento di ingegneria scientifica presso l’università inglese, ha spiegato che il concetto di massa negativo è descritto con l’immagine che la massa accelererà nella direzione opposta (negativa) della forza esercitata su di essa.

Questa nuova prospettiva della composizione dell’universo potrebbe anche dimostrare una predizione teorica fatta da Albert Einstein 100 anni fa.

 

Lo studio

Il modello concettuale dell’universo – chiamato LambdaCDM – su cui poggia la fisica teorica corrente postula che tutta la materia visibile (galassie, pianeti e tutti i corpi celesti e le polveri stellari) rappresenta solo il 5% della materia realmente esistente, mentre l’energia oscura o materia oscura, ovvero sconosciuta, sia il 95%.

Ma il modello LambdaCDM non chiarisce le caratteristiche fisiche di questa materia ed energia sconosciuta e invisibile, la cui esistenza è postulata solo dagli effetti gravitazionali che esercitano sulla materia osservabile. “Ora pensiamo che la materia e l’energia oscura possano essere unite in un fluido con ‘gravità negativa’ che, invece di attirare, respinge tutta la materia che la circonda. Anche se la cosa è concettualmente strana, suggerisce che l’universo ha un equilibrio, una simmetria tra forze positive e negative“, dice Jamie Farnes nell’articolo.

Il modello teorico ora proposto produce anche le prime corrette previsioni del comportamento dei cosiddetti “aloni di materia oscura“, un concetto che spiega come galassie rimanere coeso nonostante la sua estrema velocità di rotazione, che dovrebbe generare forze capaci della disaggregato. Gli attuali modelli teorici si riferiscono alla figura degli aloni della materia nera, che quando avvolgono le galassie li mantengono stabili.

Nella ricerca pubblicata oggi, gli scienziati hanno creato un modello matematico di simulazione al computer della proprietà della “massa negativa” che era in grado di prevedere la formazione di aloni di materia oscura coerenti con quelli la cui esistenza intorno alle galassie è dedotta attraverso osservazioni con radiotelescopi.

Albert Einstein per la prima volta ha suggerito l’esistenza della materia non rilevabili nell’universo nel 1918, esattamente 100 anni fa, quando ha scoperto nelle sue equazioni che un parametro, chiamato “costante cosmologica“, è indicato come materia oscura’.

In una dichiarazione resa famosa, Einstein considera la costante cosmologica il suo “più grande errore”, ma moderne osservazioni astrofisiche hanno dimostrato che si tratta di un vero e proprio fenomeno.

In alcune note del 1918, Einstein descrive la costante cosmologica scrivendo che “una modifica della teoria è necessaria affinché il concetto di ‘spazio vuoto’ può prendere il posto di masse gravitazionali negativi distribuiti nello spazio interstellare”.

Gli attuali fisici teorici vedono nella dichiarazione un’indicazione che lo stesso Einstein considerava l’esistenza di un universo in cui l’assenza di materia sarebbe stata riempita dalla “massa negativa”.

Jamie Farnes scrive che “gli approcci precedenti, che conciliano ‘energia oscura’ e ‘materia oscura’ abbiano cercato di modificare la teoria generale della relatività di Einstein, che si è dimostrato estremamente difficile“.

La nuova teoria è un edificio concettuale, ma i ricercatori ritengono che possa essere dimostrata nella pratica attraverso osservazioni ed esperimenti che saranno condotti dal futuro radiotelescopio chiamato SKA (Square Kilometre Array), un progetto internazionale per costruire il più grande radiotelescopio del mondo, con 2.500 antenne e la capacità di raccogliere dati del 40% del cielo ad ogni osservazione.