Lo spaziotempo è come una schiuma, prima prova statistica

[Marximiliano]

Lo spaziotempo è come una schiuma, prima prova statistica - Fisica & Matematica - ANSA.it

Lo spaziotempo è come una schiuma, prima prova statistica
Studio italiano chiave per unire relatività e fisica quantistica

La trama dello spazio-tempo potrebbe essere granulare, proprio come una schiuma: a confermare per la prima volta questa ipotesi studiata da decenni è l'analisi statistica preliminare dei dati sperimentali ottenuti dall'osservatorio per neutrini 'IceCube' in Antartide e dal telescopio spaziale Fermi della Nasa, al quale l'Italia partecipa con Agenzia Spaziale Italiana (Asi), Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). I risultati, che rappresentano un primo passo verso la conciliazione della teoria della relatività generale con la fisica quantistica, sono pubblicati sulla rivista Nature Astronomy dal gruppo di Giovanni Amelino Camelia, fisico dell'università Sapienza di Roma.

I modelli di 'schiuma' proposti finora, avendo a che fare con particelle microscopiche, descrivono lo spazio-tempo come una struttura geometrica granulare, contrariamente a quanto accade per i moti di corpi macroscopici come i pianeti, nei quali non si manifesta alcuna granularità spaziotemporale. E' una situazione analoga a quella di un secchiello trasparente riempito a metà di sabbia: guardandolo da lontano non si riesce a capire se contiene un fluido o qualcosa di granulare, ma avvicinandosi con una maggiore risoluzione si riesce ad apprezzare la granularità della sabbia.

Per decenni non si è riusciti a dimostrare sperimentalmente questa ipotesi, perché gli effetti del fenomeno sono estremamente piccoli e difficili da rilevare. Lo studio condotto dalla Sapienza ha sfruttato invece un'impostazione statistica che considera tutti i dati ottenuti da Fermi e IceCube per stabilire quanto sono frequenti le osservazioni di particelle (fotoni o neutrini) con proprietà attribuibili alla schiuma spaziotemporale. Il campione statistico non è ancora sufficiente a trarre conclusioni definitive, ma "con l'accumulo di dati che si avrà nei prossimi 4 o 5 anni - spiega Amelino Camelia - potremo sapere con certezza se lo specifico modello di schiuma spaziotemporale che abbiamo considerato è confermato".

[Marximiliano]

Segue (in termini di data di pubblicazione) il relativo articolo su Le Scienze

Indizi per una schiuma dello spazio-tempo - Le Scienze

Indizi per una schiuma dello spazio-tempo

Per la prima volta c'è una parziale conferma all'ipotesi secondo cui alle piccole scale la superficie dello spazio-tempo non sarebbe liscia, ma invece sarebbe più simile a una schiuma. Il risultato, ottenuto da ricercatori italiani, è frutto dell'analisi dei dati relativi a fotoni e neutrini registrati con il telescopio spaziale Fermi della NASA e IceCube, osservatorio per neutrini al Polo Sud

Una delle più significative acquisizioni concettuali della teoria generale della relatività di Albert Einstein è l’idea che le tre dimensioni spaziali e la dimensione temporale rappresentano un tutt’uno: lo spazio-tempo. Grazie a questo, è possibile avere una nuova idea della gravità: lo spazio-tempo è come un tessuto che viene deformato dalla presenza delle masse, che proprio per effetto di questa deformazione, si attirano tra loro.

Un nuovo studio pubblicato su “Nature Astronomy” da ricercatori italiani ha dimostrato che per la prima volta alcuni risultati sperimentali sono in buon accordo con la teoria secondo cui il tessuto dello spazio-tempo ha non liscia ma schiumosa.

Finora questa idea dello spazio-tempo assimilabile a una schiuma, declinata in sue varie versioni, era confinata nel regno della speculazione teorica. Nasceva dalla necessità di conciliare la relatività generale, le cui leggi governano il comportamento dei corpi su scala macroscopica, con la meccanica quantistica, che regola le interazioni tra le particelle nel mondo microscopico.

I fisici teorici hanno così pensato a un modello dello spazio-tempo che si adattasse a queste due prospettive tra loro agli antipodi: una struttura granulare che si rivela solo a uno sguardo ravvicinato, mentre da lontano appare uniforme, come una superficie ricoperta di sabbia. Anche se affascinante e dotata di coerenza interna, la teoria dello spazio-tempo schiumoso finora non aveva trovato una conferma sperimentale, a causa soprattutto della difficoltà di rilevare i suoi effetti a una scala piccolissima.

La svolta è stata data da modelli di schiuma spazio-temporale secondo cui le particelle che si muovo nello spazio arrivano fino alla Terra in un intervallo di tempo che dipende in lieve misura dall'energia delle particelle stesse e delle caratteristiche delle sorgenti. Queste ultime, a loro volta, sarebbero influenzate dall’esistenza di una struttura schiumosa dello spazio-tempo. L’occasione per osservare alcuni di questi effetti è offerta dai dati registrati dal telescopio spaziale Fermi della NASA a cui collaborano le agenzie spaziali di Italia, Francia, Giappone e Svezia, e da IceCube, un osservatorio per neutrini della National Science Foundation statunitense, costruito al Polo Sud.

Giovanni Amelino Camelia e Giacomo D’Amico della “Sapienza” Università di Roma, in collaborazione con Niccolò Loret dell’Università di Zagabria e Giacomo Rosati dell’Università di Cagliari hanno effettuato un’analisi statistica dei dati relativi a fotoni e neutrini registrati con questi strumenti. Anche se il campione statistico è per ora limitato e non permette di trarre conclusioni definitive, i risultati sono in buon accordo con l'ipotesi della schiuma spazio-temporale.

“Con l’ulteriore accumulo di dati che si avrà nei prossimi 4 o 5 anni potremo sapere con certezza se lo specifico modello di schiuma spazio-temporale che abbiamo considerato è confermato”, ha spiegato Amelino Camelia. “Anche in caso negativo sarebbe un passo significativo per lo studio della schiuma spazio-temporale, perché ci permetterebbe di restringere la classe di modelli su cui concentrare gli sforzi”.

[topquark]

ê un modello di g. camelia e john ellis in circolazione da quasi 20 anni, e mi sembra che abbia ottime prospettive di verifica.

[Marximiliano]

Direi che la scala delle grandezze che si arriva a misurare è abbastanza sorprendente. Beh in pratica non si tratta di una misura vera e propria, ma si parla pur sempre di lunghezze dell'ordine di grandezza di quella di plank, in pratica non esiste nulla di più piccolo. A meno che tra qualche decennio misurare quel genere di grandezze non diventi cosa normale e qualcuno non cominci a chiedersi da cosa è composta la "schiuma"...

The Scale of the Universe 2