domenica 13 luglio 2014

UNA TEORIA UNIFICATA SULLA MATERIA SCURA E L’ENERGIA SCURA



Due matematici, uno appartenente all’Università dell’Indianae l’altro all’Università di Sichuan, hanno proposto una teoria unificata relativa ai due più grandi misteri della cosmologia moderna e che deriva da una modifica delle equazioni della relatività generale, la teoria di Einstein che descrive la gravità.

Shouhong Wang e Tian Ma suggeriscono che le leggi di conservazione dell’energia e del momento angolare sono valide solo se la materia ordinaria, la materia scura e l’energia scura vengono prese contemporaneamente in considerazione. Essi affermano che i due principi di conservazione non sono validi nel caso in cui si considera solamente la materia ordinaria. Nonostante venga ancora utilizzata la metrica dello spaziotempo curvo di Einstein, i due ricercatori dichiarano inoltre che l’esistenza di materia scura e dell’energia scura, che rappresentano entrambe il 96% del contenuto materia-energia dell’Universo, richieda un nuovo insieme di equazioni del campo gravitazionale che tenga conto di un nuovo tipo di energia dovuta ad una distribuzione non uniforme di materia. Questa energia può essere sia positiva che negativa per cui la loro somma si conserva. Quando Einstein elaborò la sua teoria della relatività, i concetti di materia scura e di energia scura non erano ancora stati introdotti per cui fu naturale ritenere che i principi di conservazione dell’energia e del momento angolare fossero validi per la materia ordinaria. La differenza con le equazioni di Einstein consiste proprio nell’introduzione di un campo scalare per cui la forza di gravità viene descritta non solo dalla metrica dello spaziotempo curvo ma anche da questo nuovo termine e dalle loro interazioni. “La cosa più importante è che l’introduzione di questo campo scalare che modifica le equazioni di Einstein permette di formulare una teoria unificata sia per l’energia scura che per la materia scura, che fino ad oggi sono state considerate come due entita’ totalmente separate e che hanno in comune solo l’aggettivo ‘scuro’” spiega Wang. “Ora, sia la materia scura che l’energia scura possono essere rappresentate dalla somma del nuovo campo scalare combinato con gli altri termini che compaiono nell’equazioni di Einstein”. Ciò vuol dire che la parte negativa di questa somma rappresenta la materia scura, che produce attrazione, mentre la parte positiva della somma rappresenta l’energia scura, che invece determina una repulsione e causa spazi sempre più vuoti tra le galassie. “In breve, noi crediamo che questa nuova formulazione delle equazioni di Einstein cambierà il nostro modo di comprendere l’energia, l’interazione gravitazionale e la stessa struttura dell’Universo” dichiara Wang. Kevin Zumbrun, presidente del Dipartimento di Matematica presso la IU Bloomington, ha dichiarato che la proposta teorica avanzata dai due ricercatori sembra essere promettente, anche se l’idea è alquanto speculativa a livello cosmologico dato che occorrerà verificarla sperimentalmente. Si tratta di cambiare il punto di vista e se si dimostrerà corretta potrebbe essere una grande scoperta. C’è da dire, infine, che le nuove equazioni implicano una modifica anche per la formula della gravitazione universale di Newton che mostra come la materia scura giuoca un ruolo importante su scale galattiche che vanno da circa 1000 fino a 100.000 anni-luce, ma diventa meno importante su scale cosmiche più grandi dove gli effetti dovuti all’energia scura diventano più significativi, ossia oltre i 10 milioni di anni-luce. E se materia scura ed energia scura fossero, dunque, la ‘stessa cosa’? Pare che la teoria di Wang e Ma sembra essere consistente con le proprietà sia della materia scura che dell’energia scura ma certamente occorreranno ulteriori test sperimentali e osservazioni molto dettagliate su scale cosmologiche al fine di validare o meno la proposta dei due ricercatori.

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