Cos'è la schiuma quantistica?

Hai mai guardato i resti schiumosi di una bottiglia di birra e meditato sulla natura fondamentale dello spaziotempo? (Certo che hai. Chi non lo ha fatto?)

Si scopre che quel berretto schiumoso sulla tua birra potrebbe effettivamente offrire una buona analogia per come appare la realtà sulla scala più piccola, se fosse possibile ingrandire lo spaziotempo il più lontano possibile. Lo spaziotempo, secondo alcune delle nostre migliori teorie, non è fluido. È schiumoso. E se avessi un microscopio abbastanza potente da vedere fino ai livelli quantici più elementari, quello che vedresti è la schiuma quantica.

L'idea della schiuma quantistica nasce dall'idea di Einstein secondo cui la gravità è causata dalla deformazione e dalla curvatura dello spaziotempo. Questa concezione implica che lo spazio-tempo è un'entità fisica reale che è dinamica e, in tal caso, dovrebbe essere soggetta anche alla fisica quantistica. In altre parole, l'idea della schiuma quantistica è ciò che otteniamo quando applichiamo la fisica quantistica al tessuto dello spaziotempo stesso.

Pensalo come sorvolare l'oceano. Guardando fuori dalla finestra di un aereo da sopra il livello della nuvola, l'oceano probabilmente sembrerà una superficie blu liscia e senza struttura. Tuttavia, se l'aereo inizia a scendere, alla fine sarai in grado di vedere che l'oceano è effettivamente ondulato. Man mano che diventi ancora più basso, potrebbe iniziare a sembrare instabile con i whitecaps. E ai livelli inferiori ancora, potresti persino distinguere le bolle spumeggianti che sono generate dal frastuono delle onde dell'oceano.

Per vedere la schiuma dello spaziotempo, tuttavia, è necessario ingrandirla a livelli impossibili, fino alla lunghezza di Planck, una misura che equivale a 1.616229 (38) × 10−35 metri. Quanto è piccolo? Bene, gli esseri umani sono più vicini di dimensioni relative alla dimensione dell'universo osservabile di quanto non siano alla dimensione della lunghezza di Planck. In altre parole, rispetto alla scala di un corpo umano, la lunghezza di Planck è più piccola di quanto l'universo osservabile sia grande.

Qualcosa di così piccolo non sarà probabilmente mai possibile osservare, quindi la schiuma quantistica esiste solo nelle menti dei teorici per ora. Ma sono stati condotti alcuni esperimenti che sembrano confermare l'idea. Ad esempio, gli scienziati hanno misurato che i fotoni che arrivano sulla Terra da distanti esplosioni stellari sembrano arrivare in tempi diversi a seconda del loro livello di energia. Poiché la velocità della luce dovrebbe essere costante, qualcosa deve aver interrotto il percorso di queste particelle. Potrebbe essere stata una schiuma quantistica?

Questi esperimenti devono essere replicati prima che si possano trarre conclusioni, ma almeno dimostrano che l'idea della schiuma quantistica può essere potenzialmente verificabile, anche se non possiamo osservarla direttamente.

Quindi forse siamo tutti inondati in un mare spaziotempo ondulato, increspato, ondulato, spumoso. Come la schiuma dell'oceano, come lo sputo dalla bocca di Dio. O forse no. Ad ogni modo, è certamente qualcosa che vale la pena meditare su una pinta di schiuma.

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