Materia oscura ed energia oscura: una nuova teoria fisica

Espansione accelerata dell’Universo

Roma, 24 mar – Una recente teoria fisica cosmologica elaborata negli anni ‘80 del secolo scorso in Unione Sovietica dal fisico russo Yuriy A. Baurov, quindi perfezionata negli ultimi 25 anni insieme all’astrofisico e accademico delle scienze Igor F. Malov, che ha iniziato a trovare alcuni riscontri, per certe predizioni specifiche a livello di fisica nucleare, in esperimenti condotti in Germania, negli Usa e anche in Italia, fornisce una spiegazione elegante sia della materia oscura che dell’energia oscura. Non avendo ancora ricevuto un consenso maggioritario dalla comunità scientifica, la presentiamo come una ipotesi affascinante tra le tante possibili.

Punto di partenza della cosiddetta “teoria dei byuon” è una piccola correzione al principio di minima azione per l’equazione del moto di sistemi complessi arbitrari, in risposta all’ipotesi, sperimentalmente verificata, di una marginale anisotropia dell’universo.

Il potenziale vettore cosmologico Ag, rappresentativo dell’anisotropia globale dell’universo, proiettato sul piano dell’orbita di rivoluzione della Terra intorno al Sole

La teoria si sviluppa quindi con una complessità tale da esulare completamente dagli scopi di questa nota (articolo di approfondimento), tuttavia sarà sufficiente sapere che, a partire da pochissimi assiomi – il quanto di spazio, il quanto di tempo e un potenziale vettoriale cosmologico che riproduce l’anisotropia globale dell’universo (residuale da quella originale e molto intensa dello spazio unidimensionale primordiale) – la teoria è in grado di ricostruire le scale spaziali fondamentali dell’elettrone, del nucleo atomico e dell’universo, le costanti fondamentali (velocità della luce, carica elettrica elementare, costante di Planck), le costanti di tutte le interazioni fondamentali, incluse quelle nucleari (forte e debole), lo spettro di massa di tutti i leptoni (elettrone, muone, ecc), dei barioni e dei mesoni, le equazioni del campo elettromagnetico, ecc.

Tra l’altro, direttamente dalla teoria emerge il valore della densità della materia nell’universo, inclusa quella della materia oscura, pari a circa 10^-29 g/cm³ (qualcosa come 100 miliardesimi di miliardesimi di miliardesimi di grammi per centimetro cubo), che corrisponde col valore sperimentalmente osservato.

Lo spazio fisico e il tempo, quindi il nostro stesso universo, emergono direttamente dai principi primi della teoria e non sono “dati” come nei modelli standard, così come quella che appare essere la caratteristica più pervasiva della dinamica cosmologica, cioè la rotazione intorno al proprio asse – da quella dell’intero universo in giù: galassie, stelle, pianeti, particelle elementari. La teoria byuon, infine, non esclude la possibilità dell’esistenza di più universi, sebbene estremamente improbabile, ma con caratteristiche fisiche del tutto analoghe tra loro.

Ancora più rilevante, la stessa teoria consente di ricostruire da zero tutte le leggi fisiche conosciute, inclusa la teoria della relatività e la meccanica quantistica, con questo rendendo più solide eventuali nuove predizioni. Per esempio quella per cui l’informazione – ma non i corpi materiali – può trasmettersi istantaneamente senza considerazione della distanza, a differenza che nella teoria della relatività (questa conseguenza è detta “canale d’informazione quantistico”).

Una caratteristica essenziale e distintiva della teoria byuon – conseguenza dell’abbandono del principio di minima azione – è che i potenziali dei campi di forza assumono un significato intrinseco e valori definiti, a differenza che nelle teorie classiche, incluse quelle quanto-meccaniche e sono intimamente legati alle relative scale spaziali. Si potrebbe parlare di una teoria geometrica della fisica.

Per quanto riguarda gli oggetti di questa nota, è necessario introdurre i “byuon”, entità inosservabili che contengono nella propria definizione il potenziale vettore cosmologico, che nella interazione dei proprio stati di vuoto danno luogo a oggetti “4b” aventi energia equivalente pari a circa 33 eV (elettronVolt – una misura adatta alla scala dell’elettrone) e, in determinate circostanze – quando tali oggetti creano lo spazio fisico e non particelle elementari – un intervallo d’indeterminazione pari alla dimensione dell’universo stesso. La numerosità di tali oggetti “4b” collocati ovunque simultaneamente nell’universo fornisce la densità globale di materia, appunto circa 10^-29 g/cm³.

In altre condizioni (differenti interazioni degli stati di vuoto dei byuon), gli oggetti “4b” creano le particelle elementari e, per mezzo di queste, tutta la materia reale.

A questo punto è necessario introdurre il concetto per cui, nell’ambito della teoria byuon, una forza repulsiva si genera in una certa regione dello spazio proporzionalmente a una eventuale diminuzione della somma di tutti i potenziali delle forze fisiche e al gradiente nello spazio di tale variazione. Ricordando che il potenziale gravitazionale è sempre negativo, consideriamo due galassie che si allontanino l’una dall’altra: ne risulta una variazione complessiva del potenziale gravitazionale (l’unica forza rilevante in gioco a grandi distanze tra corpi dotati di grande massa è quella gravitazionale), mentre il gradiente spaziale locale di tale variazione sarà assicurata dai potenziali di tutte le forze connesse alle particelle elementari costituenti le galassie (in particolare, elettromagnetiche).

Si svilupperà quindi, nell’ambito della teoria proposta, una forza repulsiva che, per ragioni più sottili, sarà inversamente proporzionale alla velocità relativa di allontanamento. Esisterà una distanza reciproca tra le due galassie – circa proporzionale alla massa e al quadrato della velocità – alla quale la forza repulsiva supera quella attrattiva gravitazionale: per velocità tipiche, la suddetta distanza è compresa tra un ordine di grandezza inferiore a quella dell’universo e la dimensione stessa dell’universo, dunque del tutto compatibile con l’osservazione dell’espansione accelerata dell’universo, il che fornisce una spiegazione sintetica ed elegante della natura dell’energia oscura e del suo ruolo.

Si rimanda a un recente articolo sintetico e a un precedente articolo più analitico e completo per eventuali approfondimenti sulla materia.

Francesco Meneguzzo