Un universo singolare

Aggiornato il 1 Marzo 2023

Il Premio Nobel per la fisica del 1948 è stato assegnato a Patrick Blackett per aver osservato un fenomeno in cui l’energia si trasforma in materia: la creazione di una coppia elettrone-positrone (dove il positrone è l’antiparticella dell’elettrone, ovvero un elettrone con carica positiva) a partire da un fotone. Ovviamente si potrebbe obiettare che tale fenomeno può avvenire solo in presenza di, per esempio, un nucleo atomico, ma la meccanica quantistica ci dice che la creazione di coppia può avvenire anche in assenza del nucleo atomico, solo che in questo caso verrebbe subito seguito dall’annichilazione della coppia, ovvero elettrone e positrone si scontrerebbero immediatamente per creare un nuovo fotone (o ricreare il fotone d’origine: dipende dal punto di vista preferito!).
Se immaginiamo un numero sempre crescente di processi di questo genere in grado di avvenire ravvicinati uno all’altro, cresce anche la probabilità  che almeno una creazione di coppia non finisca con un’annichilazione e questo permetterebbe di creare la materia dall’energia e quindi dare vita a un universo più o meno dal nulla. E questa è un’idea su cui alcuni fisici teorici sparsi nel mondo stanno effettivamente lavorando.
Il modello cosmologico standard, invece, suggerisce l’esistenza di una singolarità , parola dietro la quale si nasconde una funzione matematica che in un dato punto diverge, un po’ come dividere per 0. Dal punto di vista della fisica questo viene interpretato come uno stato a densità  di massa infinita (o quantomeno così grande da essere indistinguibile dall’infinito).
E’ indubbiamente un indizio del fatto che non abbiamo una matematica sufficientemente efficace da descrivere stati così estremi della materia.
Attenzione, però: non possiamo nemmeno essere certi che ci sia una qualche singolarità  “creatrice”⁽¹⁾Qui il passo della lunga domanda di Valerio in cui quest’ultimo cita l’espressione: Singolarita che hanno densità  infinita oppure assimilabili ad un contenitore di energia illimitato, cosa che fisicamente non riesco a comprendere, anche se qualche estrapolazione teorica la rendono plausibile. Allora se si accetta l’esistenza di un qualcosa che chiamiamo “singolarità ” come inizio del Big Bang, quest’ultimo non è un atto creativo bensì una semplice trasformazione da un qualcosa a densità  infinita a qualcosa a bassa densità  che è l’universo attuale. Quindi siamo ancora nel buio perchè resta il dilemma da dove è arrivata la “singolarità ” creatrice. all’origine di tutto, e questo perchè la nostra visione nel lontano passato è inibita dalla radiazione cosmica di fondo, che costituisce una specie di muro di fuoco⁽²⁾Un’immagine che ho preso in prestito da Cosmicomic di Amedeo Balbi e Rossano Piccioni che ci impedisce di osservare tutto ciò che è accaduto all’universo all’incirca prima di un’età  di 379000 anni dopo il big bang, ovvero dopo l’istante di espansione iniziale dell’universo.
Questo, però, non ci ha impedito di provare a capirci qualcosa di più. Dei modelli matematici, però, proverò a discuterne in una futura risposta.