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Titolo: Inflazione: la cosmologia dopo la scoperta di BICEP2

 
 
Non si sono fatte attendere le prime reazioni da parte della comunità 
scientifica alla scoperta, annunciata la settimana scorsa, dei modi B 
primordiali nella radiazione cosmica di fondo tramite le osservazioni dell’esperimento 
BICEP2.
La notizia, diffusa tramite conferenza stampa dall’Harvard-Smithsonian 
Center for Astrophysics di Boston, rappresenta una prova schiacciante (la 
“smoking gun”, come si dice in gergo) della teoria dell’inflazione 
cosmologica.
La sua portata, tuttavia, va ben oltre a questo. Accanto ad aneddoti che 
hanno essenzialmente i contorni del gossip (come la scommessa tra Stephen 
Hawking e Nils Turok), diversi scienziati in tutto il mondo hanno già 
cominciato a valutare quale può essere l’impatto di questa scoperta nei 
campi della cosmologia e della fisica teorica.
Un impatto, sicuramente, destinato a essere notevole. Molte teorie avanzate 
per descrivere le prime fasi dell’universo, infatti, hanno un valore quasi 
puramente speculativo data l’oggettiva difficoltà nel raccogliere conferme o 
smentite osservative.
Lo studio degli effetti delle onde gravitazionali primordiali nella 
radiazione cosmica di fondo, tuttavia, pone dei vincoli quantitativi che 
possono essere visti come dei “requisiti” a tali teorie: se esse li 
soddisfano ne escono rafforzate, altrimenti risultano penalizzate, nel 
rispetto del metodo scientifico nella sua accezione galileiana. In questo 
senso sta avvenendo in questi giorni una sorta di “estinzione di massa” per 
svariate famiglie di teorie cosmologiche.
Proviamo a descrivere brevemente come lo “tsunami” della scoperta di BICEP2 
sta cambiando l’ecosistema della cosmologia teorica attuale.
 
Inflazione caotica
 
Il vincolo maggiore imposto dai dati di BICEP2 riguarda le scale di energia 
in gioco durante il periodo di inflazione, che risultano essere molto 
elevate. Si parla di qualcosa come 1016 GeV. Questo valore corrisponde a 
quello previsto dalla teoria di grande unificazione (Great Unification 
Theory, GUT) delle interazioni elettromagnetiche, nucleari deboli e nucleari 
forti. Qualunque teoria che non preveda queste scale di energia per l’inflazione 
sembra ora fortemente compromessa. L’inflazione, da questo punto di vista, 
non è un’unica teoria monolitica, ma presenta numerose varianti in 
competizione tra loro, ciascuna delle quali produce previsioni teoriche 
specifiche.
Secondo il fisico russo Andrei Linde, uno dei padri dell’inflazione, “i dati 
di BICEP2 elimineranno circa il 90% degli attuali modelli inflativi”. Se non 
sembra particolarmente scontento nell’affermare questo, è perché il modello 
da lui ideato nel 1986, chiamato “inflazione caotica”, risulta promosso a 
pieni voti. Il modello di inflazione caotica prevede che il tasso di 
espansione dello spazio-tempo durante il periodo inflativo subisca 
fluttuazioni quantistiche, facendo in modo che alcune regioni di universo 
continuino a crescere dominando sulle altre. “I modelli di inflazione 
caotica – spiega Sabino Matarrese, cosmologo teorico all’Università di 
Padova – ne escono sicuramente rafforzati, perché prevedono un’ampiezza 
delle onde gravitazionali in accordo con i dati di BICEP2.” L’inflazione 
caotica di Linde, ora come ora, è diventato il modello che descrive più 
accuratamente il processo inflativo.
 
Universo ciclico
 
Decisamente incompatibile risulta un altro importante modello teorico: 
quello dell’universo ciclico, proposto dagli statunitensi Paul Steinhardt e 
Neil Turok nel 2001. Secondo questa teoria, che ha il grande pregio di non 
necessitare del controverso concetto di “energia oscura”, lo scenario “Big 
Bang + inflazione” della cosmologia standard è sostituito con la 
fluttuazione di un unico campo di energia che determina la rinascita ciclica 
dell’universo in una successione infinita di Big Bang ogni circa 1012 anni.
“Il modello ciclico – prosegue Matarrese – è da considerarsi definitivamente 
tramontato, in quanto non prevede un’ampiezza rilevante per il fondo 
stocastico di onde gravitazionali, il che lo rende assolutamente 
incompatibile con i dati BICEP.” Mentre Steinhardt ha pubblicamente 
affermato che la teoria dell’universo ciclico è “morta”, Turok si mostra 
ancora particolarmente scettico, sia sulla bontà della “smoking gun” sia 
sulla teoria stessa dell’inflazione: “Gli autori [il gruppo di BICEP2, ndR] 
non spiegano appieno perché sono così convinti di quello che hanno 
dichiarato nei giorni scorsi – dice in un’intervista alla BBC. – Il problema 
della teoria dell’inflazione è che non spiega realmente l’inizio di tutto”.
 
Assioni
 
Già poche ore dopo l’annuncio dello Harvard-Smithsonian Center for 
Astrophysics è uscito il preprint di un articolo in cui il cosmologo David 
Marsh e alcuni suoi collaboratori del Perimeter Institute for Theoretical 
Physic di Waterloo, in Canada, analizzano alcune implicazioni teoriche della 
scoperta effettuata dal gruppo di BICEP2, con particolare riferimento alle 
teorie che prevedono l’uso di assioni. Gli assioni sono particelle 
elementari ipotizzate (ma mai osservate) nel tentativo di risolvere alcuni 
problemi del Modello Standard delle particelle elementari, e rappresentano 
un candidato per la materia oscura. Nell’articolo, Marsh e colleghi 
concludono che svariati modelli teorici basati sugli assioni devono essere 
eliminati. “Alcuni di questi modelli – precisa Marc Kamionkowski della Johns 
Hopkins University – tramontano perché richiedono che l’inflazione agisca a 
energie inferiori a quelle indicate dai dati di BICEP2.”
 
Teoria delle stringhe e LQG
 
Quando si sposta lo sguardo verso le grandi teorie sulla gravità quantistica 
(quelle che tentano di unificare la relatività generale con la meccanica 
quantistica), le opinioni sono molto più variegate e meno nette. Parliamo in 
particolare della teoria delle stringhe e della cosiddetta “gravità 
quantistica a loop” (Loop Quantum Gravity, LQG). “È molto difficile allo 
stato attuale valutare le conseguenze delle onde gravitazionali in queste 
teorie – commenta Carlo Rovelli, fisico al Centre de Physique Theorique de 
Luminy di Marsiglia e uno dei fondatori della LQG. – La discussione è vivace 
nella comunità scientifica e ci sono pareri differenti. È ancora presto per 
dare delle risposte. Penso che sia meglio aspettare che si depositi un po’ 
il polverone.”
 
Aspettando Planck
 
Per proseguire con le ricerche bisognerà aspettare l’arrivo di altri dati. 
Cruciali saranno quelli provenienti dal satellite europeo Planck, che dal 
2009 studia la radiazione cosmica di fondo. Sostiene Matarrese, che è membro 
del team di Planck: “L’analisi attualmente in corso dei dati di Planck ha 
tutta la potenzialità di essere decisiva sul quadro in questione. Questi 
nuovi dati potranno infatti portare ad una conferma del risultato, e a un 
forte miglioramento della conoscenza in questa direzione, oppure potrebbero 
portare a un risultato in conflitto con BICEP2”. Dello stesso parere 
Rovelli: “C’è un po’ di inconsistenza tra i vecchi dati di Planck e quelli 
di BICEP2, e i nuovi dati di Planck dovrebbero chiarire la situazione.” 
Insomma, di fronte a fisici teorici e cosmologi si sta spalancando un 
terreno prima d’ora inesplorato: “La grande notizia da BICEP2 – spiega 
Rovelli – sta proprio nel fatto che stiamo cominciando a vedere cose 
completamente nuove”.
 
 
3 aprile, 2014
 
 
 
 
 
 
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"ElTerun"  ha scritto
 
[CUT]
 
SCUSATE HO SBAGLIATO NG STAVO DISCUTENDO DI STE COSE DA UN ALTRA PARTE NON 
CERTO CON IGNORANTI COME ERNESTO 
 

Il giorno giovedì 12 giugno 2014 19:22:33 UTC+2, ElTerun ha scritto:
 
Ottimo copia incolla. 
 
Le misure sulla cosidetta radiazione di fondo, sempre più precise, permetteranno FORSE di dare una risposta definitiva alle ipotesi del Big Bang e dell'inflazione.
Io credo che le vere prove definitive arriveranno dalla misurazioni dei neutrini, tre sapori forse quattro, e l'esistenza o meno dei cosidetti "neutrini sterili" che potrebbero darci info sui primi microsecondi della vita dell'universo.
e


PS.
 
Ve lo immaginate un ignorante assoluto come ElTerun alle prese con la teoria M o delle stringhe???? A parlare di bosoni e di brane? IMBRANATO com'è?
ROFTL!!!!!!!!!
Il collione crede che si sia dimostrato che si può superare la velocità della luce, cosa che farebbe crollare TUTTA LA FISICA MODERNA!
Quando, qualche mese fa,  si sospettò che un fascio di neutrini l'avesse superata di un miliardesimo di secondo successe il finimondo in tutto il mondo scientifico, poi fu ripetuto l'esperimento e saltò fuori un errore tecnico.
 
e