Big Bang, cosa c’era prima? Emergono nuove teorie

Come una montagna che si riflette su un lago calmo, sembra che l’universo abbia avuto una volta un’immagine speculare perfetta. Questa è la conclusione che un team di scienziati canadesi ha raggiunto dopo aver estrapolato le leggi dell’universo sia prima che dopo il Big Bang.

I fisici hanno una buona idea della struttura dell’universo solo un paio di secondi dopo il Big Bang, andando avanti fino ad oggi. Si può dire che le leggi fisiche di allora equivalessero in molti modi a quelle vigenti oggi. Ma gli esperti hanno discusso per decenni su ciò che è accaduto in quel primo momento – quando il minuscolo frammento infinitamente denso di materia si espanse verso l’esterno – spesso presumendo che la fisica di base fosse in qualche modo alterata.

I ricercatori Latham Boyle, Kieran Finn e Neil Turok al Perimeter Institute for Theoretical Physics di Waterloo, Ontario, hanno ribaltato questa idea presumendo che l’universo sia sempre stato fondamentalmente simmetrico e semplice, quindi estrapolandolo matematicamente in quel primo momento dopo il Big Bang.

Ciò li portò a proporre un universo precedente che fosse un’immagine speculare di quello attuale. Il tempo andava all’indietro e le particelle erano antiparticelle. Non è la prima volta che i fisici hanno immaginato un altro universo prima del Big Bang, ma quelli sono sempre stati visti come universi separati molto simili al nostro.

La bellezza di questa teoria sta nella sua apparente complessità

“Invece di dire che c’era un universo diverso prima del Big Bang,” ha detto Turok a Live Science, “stiamo dicendo che l’universo prima del Big Bang è in realtà, in un certo senso, un’immagine speculare dell’universo dopo il Big Bang.”

“È come se il nostro universo oggi si riflettesse attraverso il Big Bang: il periodo che precedette l’universo è stato davvero il riflesso attraverso il botto“, ha detto Boyle.

Immagina di rompere un uovo in questo anti-universo. Innanzitutto, sarebbe interamente costituito da antiprotoni carichi negativamente e da anti-elettroni caricati positivamente. In secondo luogo, dal nostro punto di vista nel tempo, sembrerebbe passare da una pozzanghera di tuorlo ad un uovo rotto, da questo ad un uovo senza crepature, e da quest’ultimo fino alla gallina. Allo stesso modo, l’universo andrebbe dall’esplosione verso l’esterno fino a una singolarità del Big Bang e poi esploderà nel nostro universo.

Una teoria semplice, ma che si può testare

Ma visto in un altro modo, entrambi gli universi furono creati al Big Bang ed esplosero simultaneamente avanti e indietro nel tempo. Questa dicotomia consente alcune spiegazioni creative ai problemi che hanno per anni indebolito i fisici. Primo, renderebbe il primo secondo dell’universo abbastanza semplice, rimuovendo la necessità di utilizzare espedienti quali i bizzarri multiversi e dimensioni che gli esperti hanno usato per tre decenni per spiegare alcuni degli aspetti più complessi della fisica quantistica e il Modello Standard, che descrive lo zoo di particelle subatomiche che costituiscono il nostro universo.

“I teorici hanno inventato grandi teorie unificate, che contenevano centinaia di nuove particelle – che non sono mai state osservate – supersimmetria, teoria delle stringhe con dimensioni extra, teorie di multiversi. Le persone semplicemente hanno continuato a inventare roba. Nessuna prova osservativa è emersa per nessuna di esse“, dichiara Turok.

Allo stesso modo, questa teoria offrirebbe una spiegazione molto più semplice per la materia oscura, sottolinea Boyle.

“Improvvisamente, quando prendi questa visione simmetrica e estesa dello spazio / tempo”, ha detto Boyle a Live Science, “una delle particelle che già pensiamo esista – uno dei cosiddetti neutrini destrimani – diventa un’oscurità molto pulita- questione candidato e non è necessario invocare altre particelle più speculative“. (Boyle si riferisce a un neutrino teorico sterile, che passerebbe attraverso la materia ordinaria senza interagire affatto con essa).

Gli scienziati affermano che questa nuova teoria è nata dall’insoddisfazione per le bizzarre aggiunte proposte dai fisici negli ultimi anni. Turok stesso ha aiutato a sviluppare tali spiegazioni, ma ha sentito un profondo desiderio di una spiegazione più semplice dell’universo e del Big Bang. Dicono anche che questa nuova teoria ha il vantaggio di essere testabile. Che sarà cruciale nel conquistare i dubbiosi.

Le prime perplessità

“Se qualcuno può trovare una versione più semplice della storia dell’universo rispetto a quella esistente, allora questo è un passo in avanti, non significa che sia giusto, ma significa che vale la pena guardare“, ha detto Sean Carroll, un cosmologo presso la California Institute of Technology che è stato citato nel giornale ma non è stato coinvolto nella ricerca. Ha sottolineato che l’attuale candidato preferito per la materia oscura non è stato trovato e potrebbe essere il momento di prendere in considerazione altre opzioni, tra cui forse i neutrini destrimani che Boyle ha menzionato. Ma, ha detto, è molto lontano dall’essere persuaso e chiama il documento “speculativo“.

Il team canadese comprende le perplessità e userà il modello per proporre elementi misurabili e verificabili per vedere se hanno ragione, hanno dichiarato. Ad esempio, il loro modello prevede che i neutrini più leggeri dovrebbero in realtà essere completamente privi di massa. Se hanno ragione, potrebbe rimodellare il modo in cui vediamo l’universo.

“È molto drammatico, è completamente contrario al modo in cui la fisica è andata avanti negli ultimi 30 anni, anche da noi“, ha detto Turok. “Ci siamo davvero chiesti, non potrebbe esserci qualcosa di più semplice?“