SIMULATE LE COLLISIONI FRA BOLLE COSMICHE

Multiverso alla prova dei fatti

È possibile una verifica sperimentale dei modelli cosmologici basati sul concetto d’inflazione eterna? In particolare, di quelli che prevedono la formazione di molteplici universi? Alcuni ricercatori sostengono di sì: grazie alla simulazione al computer delle collisioni fra bolle

Rappresentazione artistica d'un multiverso con le sue bolle. Crediti: Perimeter Institute

Rappresentazione artistica d’un multiverso con le sue bolle. Crediti: Perimeter Institute

In principio era il vuoto. E il vuoto si fece bolle. E no, non è una parafrasi del celebre incipit dell’evangelista Giovanni: è il modo in cui i cosmologi del multiverso si figurano la scena primigenia per definizione. Non tanto un istante, un big bang, dunque, quanto un quieto ribollir dell’energia del vuoto nel calderone dello spaziotempo. Dove ogni bolla che s’andava formando segnava la nascita d’un nuovo universo.

Vi lascia perplessi, questa ricostruzione? Siete in buona compagnia. Se da una parte i sostenitori del multiverso si dicono convinti che la loro teoria altro non sia che l’approdo inevitabile per una rotta che muova dal modello inflazionistico, dall’altra la nutrita schiera degli scettici non si stanca di sottolineare come, trattandosi di un’ipotesi che non può essere sottoposta a verifica, né osservativa né sperimentale, più che nell’ambito della fisica rientrerebbe in quello della metafisica.

Come dar loro torto? Per esempio, mettendo a punto strumenti e criteri per sottoporre la teoria del multiverso a verifica. Ed è quello che alcuni cosmologi, da qualche anno a questa parte, stanno tentando di fare. L’approccio più promettente, in questa disperata caccia alla verificabilità, è quello che si basa sulle collisioni fra bolle. Già tre anni fa ne avevamo dato conto su Media INAF, e oggi un gruppo di ricercatori – in parte gli stessi d’allora – annuncia d’aver compiuto passi avanti. Simulando al computer interi universi.

«Rispetto ai precedenti lavori, il miglioramento più rilevante è che ora, per vari modelli d’inflazione eterna, abbiamo simulato il processo di collisione fra bolle cosmiche tenendo pienamente conto della Relatività Generale», precisa a Media INAF Hiranya Peiris, cosmologa allo University College di Londra e coautrice di uno studio, uscito nella primavera scorsa su JCAP, il Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, che descrive il funzionamento della simulazione.

«Partiamo da un multiverso formato da due sole bolle. Le facciamo entrare in collisione l’una con l’altra, per vedere che succede. Quindi piazziamo un osservatore virtuale qua e là e ricostruiamo ciò che vedrebbe dalle posizioni in cui si trova», spiega Matthew Johnson, ricercatore al Perimeter Institute, un centro canadese per lo studio della fisica teorica, anch’egli fra i coautori dell’articolo pubblicato su JCAP. A questo punto, se ciò che l’osservatore virtuale riferisce non è compatibile con quello che i dati raccontano, il modello simulato è da ritenersi invalidato, e si passa a quello successivo.

«Siamo cioè in grado di affermare che alcuni modelli prevedono qualcosa che dovremmo poter vedere. E dal momento che non lo vediamo, possiamo escluderli», dice Johnson. D’accordo, ma qualcosa di che genere? Per esempio una botta, una sorta d’ammaccatura circolare, impressa sulle mappe del fondo cosmico a microonde ottenute dai dati di WMAP e Planck. Un po’ come il segno lasciato sulla carrozzeria d’un’autovettura a seguito d’un urto. Un “disco nel cielo”, lo chiamano Johnson e colleghi.

Il fatto che di questo fantomatico disco, nei dati a oggi disponibili, sembri non esserci traccia pone a sfavore di quei modelli che prevedono un alto numero di collisioni. Ma il lavoro è appena agli inizi, sottolinea Peiris: «Al momento siamo intenti a tradurre i risultati delle nostre simulazioni – che stabiliscono un collegamento rigoroso fra i modelli d’inflazione eterna e le firme caratteristiche osservabili – nelle firme che possiamo attenderci, in temperatura e polarizzazione, sul fondo cosmico a microonde. E per quando saranno rilasciati i prossimi dati di Planck, in autunno, dovremmo essere pronti per compiere l’analisi dei dati».

In ogni caso, che le future mappe di Planck mostrino o meno gli agognati “dischi nel cielo”, non è questo il punto. Ciò che più conta, scrivono i ricercatori nel loro articolo, è che per la prima volta è stata prodotta una serie di predizioni quantitative di quelle che dovrebbero essere le firme osservabili, i segni lasciati dalle collisioni fra bolle. Detto altrimenti, quello del multiverso è un modello che – potenzialmente – può essere sottoposto a verifica sperimentale. Dunque potremmo effettivamente essere in grado di dire se quella che ci avvolge è davvero una bolla cosmica fra tante.

Per saperne di più:

Guarda il video realizzato dai ricercatori del Perimeter Institute: