"Il Big Bang? Non è l’inizio di tutto. Vi racconto la storia di quel che è avvenuto prima”

Gian Francesco Giudice, capo dei fisici teorici del Cern, riassume in un libro le ultime teorie scientifiche sull’origine dell’universo.“All’inizio c’era il vuoto. Ma un vuoto pieno di energia. Lo spazio cominciò a espandersi furiosamente. Poi arrivò la materia” 

Immagine: Spettacolo pirotecnico dedicato al Big Bang al Cern

E solo alla fine arrivò il Big Bang. L’esplosione iniziale, la materia concentrata in un punto infinitamente piccolo che si espande in un istante, l’evento fatidico prima del quale non esisteva nulla: non è così che è cominciata la nostra storia. 

Anzi, non è nemmeno così che si è svolta la vera storia.

Esiste un capitolo precedente al Big Bang che la scienza inizia ad arredare di dettagli e che Gian  Francesco Giudice, direttore del dipartimento di fisica teorica del Cern di Ginevra e accademico dei Lincei, racconta in “Prima del Big Bang. Come è iniziato l’universo e cosa è avvenuto prima” (Rizzoli, 252 pagine, 19 euro) ...

Se non sappiamo nemmeno come è avvenuto il Big Bang, come facciamo a capire cosa è successo prima?

“La scienza ha fatto progressi enormi negli ultimi anni. Combinando le osservazioni astronomiche con le conoscenze di fisica delle particelle si è ricostruito un quadro convincente dei processi che hanno avviato il Big Bang. Io ho cercato di offrire al lettore la storia più completa che la scienza ci permetta di raccontare oggi”.

Qual è allora il primo capitolo della storia dell’universo?

“Lo spazio vuoto. Ma il vuoto in fisica è un concetto diverso dal nulla. Il vuoto primordiale nasconde nella trama dello spazio-tempo una strana forma di energia, che chiamiamo appunto energia del vuoto”.

E cosa fa questa energia del vuoto?

“L'energia del vuoto ha una caratteristica che la rende unica: esercita una gravità al contrario. Invece di essere attrattiva, la gravità diventa repulsiva. Di conseguenza lo spazio comincia a dilatarsi sempre più rapidamente, in un processo a catena che alimenta una furiosa espansione. 

In un quadriliardesimo di nanosecondo, uno spazio non più grande di un virus Covid si estende quanto l'universo oggi osservabile. Questa fase viene chiamata inflazione e precede il Big Bang”.

Gian Francesco Giudice accanto all'acceleratore di particelle del Cern

Cosa succede in questa fase di rapidissima espansione dello spazio vuoto?

“A prima vista non molto. In realtà, si stanno silenziosamente preparando gli ingredienti per un universo complesso come il nostro. E qui entra in gioco la meccanica quantistica, la teoria che governa l’infinitamente piccolo ma che diventa importante anche per capire la storia del cosmo. 

La  meccanica quantistica imprime sull'energia del vuoto delle microscopiche disomogeneità, che vengono però ingigantite dall'espansione dello spazio. Sono questi i semi primordiali che in seguito cresceranno per germogliare in galassie, stelle, pianeti e tutte le strutture oggi presenti nel cielo. Senza questi minuscoli disturbi causati dalla meccanica quantistica l’universo sarebbe un monotono gas omogeneo e non potrebbe esistere la vita”.

Come accoglierebbe Einstein la teoria dell’inflazione?

“Penso che sarebbe soddisfatto di sapere che l'attuale comprensione della storia cosmica è fondata sulla  sua teoria della relatività. 

Mi immagino che scoppierebbe in una risata di sorpresa nel sentire che il motore iniziale del Big Bang è l'energia del vuoto. In fondo è proprio lui che ha introdotto questo concetto (anche se per una ragione sbagliata), finendo poi per ripudiarlo. 

Se infine arrivassi a raccontargli il ruolo vitale della meccanica quantistica nell'universo, forse interromperebbe bruscamente la conversazione andandosene spazientito. In tutta la sua vita Einstein non ha mai digerito l'idea della  meccanica quantistica”.

L’inflazione va avanti sospinta dall’energia del vuoto. Poi?

“L’energia del vuoto cambia lentamente nel corso del tempo. Poi raggiunge un valore critico e la struttura dello spazio-tempo cambia all'improvviso. È l'istante del Big Bang. L'espansione frenetica dell'universo a quel punto si esaurisce. Lo spazio continua a espandersi, ma in modo sempre più blando”.

Cos’è esattamente il Big Bang allora?

“È il momento in cui l'energia accumulata nel vuoto si trasforma in materia calda e densa. E’ il momento in cui l’energia del vuoto, al termine della sua lenta evoluzione, si disgrega e dà vita a tutte le particelle che formano la materia, da cui nasceranno stelle, pianeti e infine la vita”.

E’ come un’onda che frange, quando la sua energia si trasforma in spuma?

“Sì ed è un momento di transizione che coinvolge quasi simultaneamente uno spazio enorme, forse anche infinito. Ha poco a che fare con l'immagine di un'esplosione localizzata in un punto con cui il Big Bang viene spesso ritratto erroneamente”.

Se a ogni forma di energia corrisponde una particella elementare, anche l’energia del vuoto ha una sua particella?

“E identificarla è il sogno di tanti fisici. Purtroppo sappiamo pochissimo del suo aspetto e delle sue caratteristiche. Siamo di fronte a un pagliaio senza nemmeno conoscere la forma dell’ago. Trovare questa particella ci racconterebbe segreti profondi sugli albori della storia cosmica”.

Il libro è strutturato come un giallo, con il Big Bang che pone una serie di misteri e una sola spiegazione che riesce a risolverli tutti: l’inflazione.

“La storia di come la scienza è arrivata al Big Bang è un thriller pieno di imprevisti, di intuizioni geniali e cantonate madornali, di scoperte sorprendenti e interpretazioni errate. Racchiude tutti gli elementi che rendono la ricerca scientifica così affascinante, ma anche così umana. 

Una volta arrivati in fondo, la soluzione del mistero è stupefacente e ci rivela un'immagine inaspettata dell'universo primordiale. È anche un punto di partenza per nuove avventurose ipotesi”.

Quali?

“Ad esempio l'idea che il nostro universo sia solo una goccia di un immenso oceano: il multiverso.  L'umanità ha iniziato il suo viaggio di scoperta considerandosi al centro del cosmo e poi, pezzo dopo pezzo, questa concezione è crollata. Finiremmo per scoprire che nemmeno il nostro universo è unico”.

Fonte: www.repubblica.it

Che cosa c'era prima del Big Bang?  

Una volta Hawking rispose così

C'è stato un tempo, prima dell'inizio del tempo? 

La domanda che oltrepassa i confini dell'astrofisica per entrare nel dominio della filosofia fu rivolta, durante un'intervista, a Stephen Hawking, il fisico britannico venuto a mancare nel marzo 2018. La risposta fu tutto sommato semplice: non ha senso parlare di un tempo prima della nascita dell'Universo, sostenne Hawking, perché il tempo è stato sempre presente, sebbene in una forma diversa da quella che noi umani siamo abituati a misurare.

Hawking sostenne questa posizione appellandosi alla 

teoria del continuum spazio-temporale: 

«I confini dell'Universo non esistono. Lo spazio-tempo euclideo è una superficie chiusa senza fine, come la superficie della Terra. Non c'è nulla a sud del Polo Sud, allo stesso modo non esiste nulla prima del Big Bang».

Nell'immaginario viaggio a ritroso fino alle origini, la linea del tempo si assottiglia all'infinito a mano a mano che l'Universo si fa più piccolo, senza mai raggiungere un punto di partenza. 

Prima del Big Bang il tempo era ripiegato, curvo su se stesso: «Si avvicinava a raggiungere il niente, ma non è mai stato il niente», spiegò Hawking: «non c'è mai stato un Big Bang che ha prodotto qualcosa dal nulla. Sembra così soltanto da una prospettiva umana».

In un precedente intervento su questo tema, Hawking aveva scritto: «Gli eventi precedenti al Big Bang sono semplicemente non definiti, perché non c'è modo di misurare che cosa sia successo a tali eventi. Poiché gli eventi avvenuti prima del Big Bang non hanno conseguenze osservazionali, si possono anche tagliare fuori dalla teoria, e dire che il tempo è iniziato con il Big Bang».
Fonte: www.focus.it