Il nostro universo instabile: Perché il falso vuoto potrebbe essere la nostra fine

Anche prima che il bosone di Higgs fosse scoperto quasi esattamente sette anni fa, era già stato soprannominato la particella di Dio. Questo perché l’ultima aggiunta al nostro Modello Standard della fisica delle particelle ci ha anche segnalato l’esistenza del campo di Higgs – una sostanza invisibile e tuttavia pervasiva in tutto lo spazio. Noi lo abitiamo anche adesso, circondati dalla sua energia non nulla che assegna alle particelle la loro massa. Fotoni, elettroni, quark e tutte le altre particelle elementari che compongono il nostro mondo ottengono la loro massa dalla loro interazione con il campo di Higgs. Maggiore è la resistenza che la particella incontra mentre si muove attraverso il campo, maggiore sarà la massa della particella. Un neutrino, per esempio, ha più facilità a muoversi attraverso il campo di Higgs di un leptone tau e quindi la sua massa sarà inferiore a quella del tau. La massa delle particelle è un fattore enorme nel determinare le nostre leggi della fisica. Detta come tutto interagisce e quale chimica può avere luogo nella fredda e torbida distesa dello spazio.

Sembra, quindi, che dovremmo essere grati al bosone di Higgs per avere le proprietà che ha. La sua massa permette la vita – la nostra, quella delle stelle e delle galassie lattiginose e vorticose. Qualsiasi cambiamento nella massa del bosone potrebbe significare che gli atomi si ridurrebbero o i nuclei si dissolverebbero, lasciando l’idrogeno come unico elemento che permea lo spazio. Ma è questo stesso numero che ci mette in una situazione pericolosa. Non solo dà luogo a una delle più grandi catastrofi di tutta la fisica, ma ci dice che quello che pensiamo come un universo stabile e duraturo potrebbe scomparire in qualsiasi momento. Sparito in una frazione di secondo. E, beh, saremmo anche impotenti a fermarlo.

Massa del Bosone di Higgs. La catastrofe nasce dall’enorme differenza tra l’energia prevista del vuoto e le sue misure reali. Se è dovuta al vuoto, l’energia oscura pesa 10-⁸ erg/cm³ ma dovrebbe, in teoria, pesare 10¹¹² erg/cm³. Questo significa che l’energia del vuoto dovrebbe essere 10¹²⁰ volte maggiore di quello che è.

Tutto nell’universo vuole essere stabile. Per fare questo deve passare da stati di energia superiore a quelli che sono chiamati “stati di terra”, in cui ha la minor quantità di energia possibile. Qualsiasi oggetto con molta energia vuole liberarsi di questa energia per diventare stabile. Le particelle elementari menzionate prima sono create quando ci sono eccitazioni (o onde) nei campi quantistici. Si dice che i campi quantistici sono nel loro stato di vuoto quando sono alla loro più bassa energia possibile. Se tutti i campi quantici nello spazio sono nel loro stato di vuoto e quindi non possono più perdere energia, l’universo è stabile. Le particelle fondamentali mantengono le loro stesse proprietà e le nostre leggi della fisica prevalgono. E anche se misurare l’energia e gli stati di vuoto nei campi quantistici è un processo abbastanza complesso, gli scienziati credono che la maggior parte dei campi siano nei loro stati di vuoto stabili.

Tutti tranne uno.

Si pensa che il campo di Higgs sia in uno stato metastabile, il che significa che mentre non sta attualmente subendo alcun cambiamento, non è nemmeno previsto che sia al suo livello di energia più basso. È un falso vuoto con molta energia potenziale. La minaccia su cui tutto ciò che sappiamo si è basato.

Gli scienziati del CERN hanno scoperto un secondo possibile stato del campo, che hanno chiamato campo di Higgs ultra-denso. E certamente sarebbe denso – miliardi di volte più denso di quanto lo sia oggi. Se anche un solo punto nello spazio dovesse collassare in questo livello energetico inferiore, si innescherebbe la diffusione del decadimento del vuoto ovunque, inviando una sfera punitiva del vero vuoto stabile a consumare l’intero universo. Non saremmo nemmeno in grado di vedere la nostra fine avvicinarsi, poiché si muoverebbe alla velocità della luce. Lo spazio rilascerebbe la sua energia potenziale, gettando tutto all’interno della sfera in nuove e irriconoscibili leggi della fisica. Emergerebbe un mondo così strano che non possiamo nemmeno iniziare a immaginarlo. Probabilmente non sarebbe accogliente per la vita.

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