La cosmologia è rotta. Non in modo catastrofico, ma abbastanza da far passare le notti insonni ai teorici. Abbiamo Lambda-CDM, il modello standard che gestisce quasi tutte le osservazioni che lanciamo sul cosmo. Lo sfondo cosmico a microonde? Controllo. Distribuzione galattica? Controllo. È il campione dei pesi massimi. Il problema è che la L maiuscola.
Lambda rappresenta la costante cosmologica. Il segnaposto di Einstein per l’energia dello spazio vuoto. Spiega perché l’espansione dell’universo sta accelerando. Non abbiamo idea del perché abbia il valore che ha.
La teoria quantistica dei campi prevede un numero maggiore di circa 122 ordini di grandezza. È probabilmente la peggiore previsione nella storia della fisica. A peggiorare le cose, la tensione su Hubble persiste. Le misurazioni locali del tasso di espansione non corrispondono a quelle dell’universo primordiale. Nessuno dei due problemi è scomparso. Sono testardi.
Entra Savvas Koushiappas. Un fisico teorico della Brown University che ha appena pubblicato un nuovo articolo su arXiv con una strana idea.
Forse l’universo ha un proprio principio di indeterminazione.
Ecco la presentazione. La dimensione dell’universo e il suo tasso di espansione non possono essere specificati entrambi con perfetta precisione. Heisenberg lo sapeva delle particelle. Koushiappas dice che si applica anche al cosmo. Questa confusione fondamentale potrebbe spiegare l’energia oscura. Senza aggiungere nuove particelle. Senza invocare misteriosi campi energetici del vuoto. Solo la matematica.
Tratta il fattore di scala – fondamentalmente la dimensione dello spazio – come un operatore quantistico. Non si adatta perfettamente al tasso di espansione. Nella meccanica quantistica, questa non commutazione crea l’incertezza tra posizione e quantità di moto. Applicalo qui e l’equazione di Friedmann cambia.
La modifica è sottile. Un esponente libero detta tutto. Se l’esponente è positivo? L’espansione accelerata tardiva emerge naturalmente. Non è necessaria alcuna energia oscura. La geometria stessa provoca la spinta. L’universo si espande perché è confuso.
E diventa più strano. L’equazione non è perfettamente costante. Prevede che l’equazione di stato dell’energia oscura dovrebbe essere leggermente maggiore di -1. Non esattamente -1 come la costante originale di Einstein.
Ti sembra familiare? Sondaggi attuali come il DESI suggeriscono già delle deviazioni. I telescopi di prossima generazione potrebbero confermarlo o escluderlo completamente.
Capovolgi il segno? La storia cambia completamente. La matematica appiana l’universo primordiale. La singolarità del Big Bang scompare. Nessuna densità infinita a t=0. Invece, un “rimbalzo classico”. Il cosmo si contrae, raggiunge una dimensione minima, quindi ritorna all’espansione.
È questa la realtà? Probabilmente non ancora.
Questa è una proposta teorica di un solo autore. La matematica fa un sacco di lavori pesanti. Si presuppone un universo spazialmente piatto che corrisponda ai dati attuali. Ma richiede anche che il tasso di espansione sia un operatore ben educato.
I dati si piegheranno? Oppure l’universo insisterà sul semplice e noioso valore -1? Non lo sappiamo ancora. Dovremo aspettare e vedere. 🌌
