OLTRE LA FRONTIERA QUANTISTICA: UNA STORIA APPASSIONANTE

(parte nona)

9. – Effetti cosmologici: materia oscura e radiazione cosmica di fondo

Dopo la pubblicazione nel 1999 dell’articolo sull’IJMP B, presi in considerazione quegli aspetti della teoria che avrebbero potuto presentare sviluppi interessanti. Prima di tutto riesaminai i risultati che avevo ottenuto a riguardo del red-shift autogravitazionale dei fotoni e di alcune dirette implicazioni cosmologiche.

Questo lavoro lo avevo già in parte presentato nel 1992 a Pavia al congresso della Società Italiana di Fisica ed era stato successivamente oggetto di un incontro con Mario Rasetti (vedi parte ottava), peraltro i risultati ottenuti erano ottimi, il red-shift autogravitazionale prodotto durante la formazione delle sorgenti per effetto dello scattering della radiazione elettromagnetica con la materia atomica interstellare, emulava talmente bene il red-shift cosmologico da far venire forti dubbi a chiunque della realtà fisica dell’espansione dell’universo; così infatti andò. Ad eccezione di Carlo Castagnoli, grande astrofisico italiano recentemente scomparso, già direttore del gruppo di astronomia neutrinica con cui avevo sino a pochi anni prima lavorato e con cui mi sono anche laureato, che si alzò prima della mia relazione, gli altri colleghi parteciparono tutti interessati alla sessione, comunque tanto interesse a poco servì, dato che poi non fui in grado di pubblicare qualcosa di più particolareggiato in tempi utili. All’epoca infatti erano ancora pochissimi ad aver letto e soprattutto approfondito i miei lavori pubblicati su Physics Letters, cosicché quando tentai di pubblicare questi ulteriori sviluppi su riviste specializzate in astrofisica e cosmologia la bibliografia non era nota, pertanto ottenni un bel “no grazie”. Nel frattempo, continuavo a studiare e a rivedere i calcoli relativi al dualismo onda materia che per la sua sconcertante semplicità interpretativa e fenomenologica mi stava dando qualche grattacapo, c’era però anche dell’altro; un’interpretazione elettromagnetica della materia stava prepotentemente emergendo proprio da quegli studi.

Nel 1995 Gianfranco Bologna mi aveva fatto avere un articolo di W. Schnell, un fisico teorico del CERN; nell’articolo veniva descritto un modello di universo nel quale mediante un opportuno fattore di scala, la materia sembrava prendere forma da risonanze generate dalla sovrapposizione di onde elastiche in un mezzo. Le onde, generate da oscillatori armonici, si propagavano in una sorta di nuovo etere con opportune proprietà, concretizzando con discreta precisione le masse attese delle particelle elementari note: adroni e leptoni.



Ora quel modello sembrava poter essere utile. Seppur molto lontano dalla Bridge Theory, mi stava dando uno spunto di riflessione relativamente al fatto che ogni sorgente dipolare è un oscillatore, e che forse poteva essere possibile pensare all’universo come ad una cavità colma di oscillatori elettromagnetici nella quale la massa delle particelle elementari è una risonanza stazionaria prodotta dalla sovrapposizione di onde di diversa frequenza.

Gianfranco non c’era più, aveva fatto appena in tempo a leggere i miei ringraziamenti personali sull’ultimo articolo e nel 2000 se n’era andato per sempre da quel mondo che fino all’ultimo aveva cercato con entusiasmo e passione di comprendere.

Assumiamo per ipotesi la presenza nell’universo di uguali quantità di carica positiva e negativa. Questa genera una distribuzione di sorgenti dipolari in uno spazio che, per quanto grande possa essere, è comunque limitato in estensione dal tempo trascorso a partire dal tempo zero ad oggi. Le sorgenti, seguendo la statistica di Bose-Einstein si comportano come un gas di fotoni. Lo spettro che se ne ottiene, a differenza di quello previsto per un corpo nero classico, è composto da onde con frequenze limitate superiormente e inferiormente a energie corrispondenti al minimo e al massimo valore consentito della lunghezza d’onda. Infatti la lunghezza d’onda della sorgente è determinata dalla minima distanza d’interazione raggiunta dalle cariche che la formano, quindi il limite inferiore di energia dello spettro è in relazione con il tempo necessario ad una carica per entrare in “contatto” elettromagnetico con una compagna posta alla massima distanza compatibile con il raggio dell’universo, il limite superiore invece è in relazione con la massima energia possibile, prima che il campo gravitazionale prenda il sopravvento sul campo elettromagnetico della sorgente facendolo collassare e determinando così la soglia di “cut off” dello spettro.

La curiosità maggiore consisteva nella capacità della sorgente di sopravvivere come tale sino ad una elevatissima energia di soglia, oltre la quale però collassava scomparendo al di sotto dell’orizzonte degli eventi di Swartzchild. La sorgente in questo particolare stato, non solo non emette più onde, ma diventa un vero e proprio black-hole dal quale nulla può più uscire se non in particolarissime condizioni. Questo però, potrebbe accadere solo per energie elevatissime, corrispondenti a lunghezze d’onda minori o uguali alla lunghezza di Planck, la minima dimensione del nostro universo primordiale.

Al di sotto dell’orizzonte degli eventi, la ex sorgente verrebbe quindi trasformata in un Micro-Black-Hole (MBH), uno strano bosone “singolare”, nel senso che tutta la materia è compattata in un granello di un decimilionesimo di chilogrammo, spin zero e diametro dell'ordine di 10^-35 m. Quale strumento potrebbe percepire gravitazionalmente oggetti così piccoli? Sicuramente nessuno, ma potrebbero però essere indirettamente osservabili tramite effetti gravitazionali collettivi prodotti sulla materia ordinaria. Qui è vero, siamo nel campo della cosiddetta “speculazione”, ovvero per quanto matematicamente corretto, nessuno può dimostrare che quanto è affermato è fisicamente vero.

Esistono però numerose e famose teorie di moda, una per tutte la “teoria delle stringhe”, per le quali nessuno affermerebbe che quanto predetto è fisicamente vero, ma nemmeno che si tratta di speculazione. Proviamo allora anche noi ad immaginare quali potrebbero essere le evidenze fisiche dell’esistenza di tali MBH. Allo stato attuale, i fenomeni cosmologici e astrofisici che richiedono ancora un spiegazione certa sono i misteriosi Gamma–Ray-Bursts (GRB), detti anche flash gamma, lampi di luce generalmente con uno spettro ad altissima energia fuori dal campo del visibile. I bursts gamma compaiono in luoghi a caso nella prossimità di galassie, ma non sono necessariamente associati a corpi stellari.

Esiste poi la rotazione anomala delle galassie intorno al proprio asse: le galassie ruotano intorno al proprio centro galattico come se la materia fosse uniformemente distribuita su tutto il disco anziché concentrata per la maggior parte nel nucleo. Misurazioni di altissima precisione, dimostrano che la materia otticamente visibile è solo il 10% di quella gravitazionalmente attiva. La materia non visibile, la cosiddetta materia oscura, è invece il 90%. Quale sia la sua natura effettivamente non si sa, tante sono le ipotesi.
Ipotizziamo perciò anche noi, come feci durante il congresso della Società Italiana di Fisica nel 2006, che i MBH siano le componenti principali della materia oscura, data l’elevata energia necessaria a produrli, dovrebbero essere stati prodotti in un periodo anteriore al primo minuto di evoluzione del nostro universo. Infatti, solo allora l’alta temperatura potrebbe aver favorito sia la loro formazione che la loro instabilità. Le loro piccole dimensioni potrebbero poi aver permesso una rapida “evaporazione” mediante l’emissione di radiazione gamma di altissima energia in equilibrio termico con materia adronica e leptonica, non dimentichiamo infatti, che la natura dei MBH è bosonica, quindi compatibile dal punto di vista dell’emissione di coppie con lo spin di entrambe le famiglie di particelle: (+1, -1) adroni e (+1/2, -1/2) leptoni.

Le evidenze più remote di questa rapida evaporazione potrebbero essere proprio le micro-onde del fondo cosmico a tre gradi kelvin, mentre i misteriosi GRB potrebbero costituire le evidenze più attuali di quell’evaporazione. Il raffreddamento progressivo dell’universo a temperature locali prossime allo zero assoluto, può successivamente aver ridotto la frequenza attuale di evaporazione limitandola in prossimità delle galassie e aver favorito l’agglomerazione gravitazionale delle singolarità in condensati di Bose-Einstein.

Gli agglomerati dovrebbero perciò essere più abbondanti dove minore è la materia ordinaria visibile, quindi verso l’esterno del nucleo galattico, ed essere indirettamente osservabili proprio tramite l’anomala rotazionale delle galassie e l'emissione di GRB prodotti durante l’evaporazione di parti consistenti di agglomerato bosonico.
Sicuramente questo è solo un quadro possibile che scaturisce dall’applicazione “speculativa” di una teoria ai margini della conoscenza. Se però fosse realtà fisica?

La materia oscura diverrebbe la trama dell'universo e la materia ordinaria sarebbe solo un suo sottoprodotto ultimo e marginale. (continua mercoledì prossimo)

Bibliografia
(1) M.Auci. and Guido Dematteis, “An Approach to Unifying Classical and Quantum Electrodynamics”. IJMP B, Vol. 13, No.2 (1999) 1525.
(2) M.Auci, G.Dematteis. Congresso SIF 1992 "Effetto di redshift autogravitazionale nella produzione di un fotone da parte di una sorgente elettromagnetica".
(3) M.Auci, G.Dematteis Congresso SIF 1992 " Espansione apparente dell'Universo per effetto di un redshift misurabile nella propagazione della luce". Atti del LXXVIII congresso SIF, Pavia (1992) (It.)
(4) M.Auci. Congresso SIF 2006, “Self-gravitational effect and micro-black-holes production in dipolar electromagnetic sources”

Massimo Auci

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GIA' PUBBLICATE
1. - Introduzione
2. - La frontiera
3. - La sorgente reale: il modello
4. - L'origine della quantizzazione
5. - La costanti di Planck e di struttura fine
6. - Il principio di indeterminazione.

7. - "Bridge Theory": l'inizio. Un ponte tra determinismo e indeterminismo.

8. - Spin ed effetti superluminali in Bridge Theory
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