Che cos’è il Vuoto Quantistico?
Nuove Scienze
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Le principali teorie ufficiali e gli ultimi risultati della ricerca di frontiera mostrano come il concetto del vuoto quale spazio privo di proprietà fisiche e dinamiche proprie e teatro passivo dei fenomeni naturali non sia assolutamente più sostenibile. Articolo di Luigi Maxmilian Caligiuri, tratto da Scienza e Conoscenza n. 47.
Redazione Web Macro
Le principali teorie ufficiali e gli ultimi risultati della ricerca di frontiera mostrano come il concetto del vuoto quale spazio privo di proprietà fisiche e dinamiche proprie e teatro passivo dei fenomeni naturali non sia assolutamente più sostenibile.
Il moderno concetto di vuoto
Le evidenze teoriche e sperimentali della meccanica quantistica hanno determinato un profondo mutamento dell’interpretazione del vuoto fisico che, da questo punto in poi, non potrà che essere considerato come un’entità fisica dinamica, sede di una incessante attività di campi quantistici dai quali emergono in maniera deterministicamente imprevedibile onde. A questo punto entra in gioco un’altra sconcertante caratteristica, finora sostanzialmente incompresa nel suo significato ontologico, del mondo quantistico ossia il cosiddetto “dualismo” onda-particella, in base al quale le onde mostrano anche caratteristiche particellari (e viceversa, a seconda del “modo” con il quale si interagisce con esse).
In questo senso dunque il vuoto quantistico può essere considerato come un “mare” (rappresentazione particolarmente cara a Paul Dirac) di particelle virtuali (la cui esistenza è consentita dal principio di indeterminazione) che originano dal vuoto ed in esso scompaiano dopo un brevissimo intervallo di tempo (da cui la denominazione “virtuali”).
Il vuoto quantistico e gli effetti gravitazionali
In ogni caso, quale che sia, la rappresentazione, ondulatoria o corpuscolare, alla quale associamo il vuoto quantistico, questa richiama, per certi aspetti, quella dell’Etere che aveva così profondamente diviso le opinioni dei fisici classici. In questa interpretazione il vuoto quantistico non fornisce un sistema di riferimento privilegiato (come il “vecchio” spazio assoluto di Newton) rispetto al quale calcolare il moto, ma “riempie” tutto lo spazio e presenta proprietà fisiche misurabili quali, in primo luogo, densità di energia e pressione.
Tra queste proprietà ve n’è una, quella finora forse più studiata, ma anche la più enigmatica e meno compresa, che riguarda gli effetti gravitazionali del vuoto quantistico.
Nell’Universo, la densità media della materia barionica (ossia la materia ordinaria, composta da protoni e neutroni) risulta essere, come confermato dalle più recenti osservazioni, estremamente ridotta (dell’ordine di 10 alla -30 g/cm3) risultando dunque esso, per la maggior parte, vuoto ovvero, come abbiamo scoperto, “riempito” da campi quantistici e particelle virtuali.
La dinamica di tali particelle potrebbe contribuire, secondo alcune interpretazioni, alla forza gravitazionale dell’Universo essendo in grado addirittura di sopraffare la gravità generata dalla materia ordinaria, determinando così l’espansione dell’Universo.
Tuttavia, la soluzione di tale complessa questione è ben lungi dall’essere a tutt’oggi nota e la possibilità di fornirne una spiegazione definitiva dipende dal più generale problema dell’effettiva origine della forza gravitazionale che costituisce una delle maggiori sfide della fisica teorica di tutti i tempi.
Alla ricerca di un modello generale
Una delle principali difficoltà nell’elaborazione di un modello dinamico del vuoto realmente esaustivo riguarda, infatti, la necessità di considerare non soltanto il campo gravitazionale ma anche tutti gli altri campi oggi noti in natura, la cui origine, come si vedrà nel seguito, potrebbe riservare interessanti sorprese.
Si può fare tuttavia una considerazione di carattere generale: se la pressione del vuoto quantistico (inteso come entità fisica dinamica) fosse negativa (ossia corrispondente ad una tensione, analoga, in parole povere, a quella che si manifesta in un pezzo di gomma attorcigliato) anche l’effetto gravitazionale lo sarebbe, di conseguenza eventuali fluttuazioni quantistiche del vuoto caratterizzate da pressione negativa determinerebbero un forza repulsiva o come si suole dire, un effetto antigravitazionale.
È opportuno tuttavia precisare che la manifestazione di possibili forze antigravitazionali era stata già prevista da Einstein nella Relatività Generale, nel 1917, ossia prima dell’elaborazione della meccanica quantistica, attraverso l’introduzione della cosiddetta costante cosmologica. Egli non riuscì a quantificare questa forza nell’ambito della teoria e, poco tempo dopo, abbandonò addirittura l’idea definendola “l’errore più grave della mia vita”. Tuttavia, l’idea alla base della sua introduzione non venne mai accantonata del tutto ed oggi calcoli più accurati sembrerebbero dimostrare che la pressione all’interno del vuoto quantistico possa risultare effettivamente negativa nello spazio che possiede la geometria del nostro universo.
La pressione antigravitazionale del vuoto quantistico sarebbe responsabile, secondo la cosmologia comunemente accettata basata sull’osservazione di supernovae lontane, dell’espansione dell’Universo su larga scala a velocità crescente.
L’articolo completo contiene approfondimenti su:
- Il concetto di vuoto nell’antichità
- Il concetto di Campo
- La rivoluzione quantistica
- Il vuoto di Higgs
- Ipotesi sul vuoto quantistico
- Il vuoto quantistico condensato
- L’ipotesi dei volumi di Planck
L’articolo completo è disponibile su Scienza e Conoscenza n. 47
http://www.scienzaeconoscenza.it/riviste/rivista-47.php
L'Autore
Luigi Maxmilian Caligiuri è laureato con lode in Fisica Teorica e delle Particelle Elementari. Docente in diversi corsi universitari ha iniziato la sua attività di ricerca nel campo della fisica delle alte energia. L’incontro con Giuliano Preparata nel 1994 lo porta, dopo qualche anno, a condividerne i metodi e gli obiettivi, e in special modo quello spirito critico, già innato e latente, verso molta della fisica “ufficiale” spesso inadeguata nello spiegare il funzionamento più intimo e profondo della realtà.
I suoi interesse più recenti e attuali riguardano nello specifico lo studio della gravità quantistica e il suo rapporto con le cosmologie attuali, l’interpretazione geometrodinamica della relatività generale, lo studio dei fenomeni psi attraverso la fisica quantistica ed il rapporto mente-materia.
È membro del comitato di redazione di riviste scientifiche internazionali, collabora alle attività di ricerca del WIT (Wessex Institute of Technology), svolge attività di divulgatore scientifico su riviste ed intervenendo in diverse trasmissioni televisive. Svolge inoltre l’attività di consulente scientifico di Enti ed Istituzioni pubbliche e della Magistratura.
