Attraversare un buco nero : Una possibilità!

Un buco nero rotante è attraversabile!

L'idea che un buco nero possa essere il portale per un'altra regione dello spazio-tempo, la porta di accesso all'iperspazio o addirittura il modo per oltrepassare le barriere del tempo spostandosi nel passato o nel futuro, ha sempre affascinato l'uomo. 

Sia in ambito cinematografico, che letterario-fantascientifico troviamo molti esempi di astronavi che cercano di accedere ad un buco nero al fine di spostarsi nell'iperspazio.

I buchi neri restano uno dei misteri più complessi del nostro universo. Tutti gli appassionati sanno che il buco nero nasce come conseguenza del collasso gravitazionale di alcuni tipi di stelle che morendo accumulano tutta la loro massa in un solo punto formando quella che viene definita una "singolarità"che possiede densità infinita e che provoca un "buco" nel tessuto dello  spazio-tempo.

grafico del buco nero

Questo grafico descrive la tensione fisica sul telaio in acciaio della navicella mentre precipita in un buco nero rotante. L'inserto mostra uno zoom-in dettagliato 

per tempi molto lunghi. La cosa importante da notare è che la tensione aumenta drammaticamente vicino al buco nero, ma non cresce indefinitamente. Pertanto, il veicolo

 spaziale e i suoi abitanti possono sopravvivere al viaggio.

KHANNA / UMASSD

Nel passato si pensava che qualsiasi veicolo attraversasse un buco nero ne sarebbe stato distrutto immediatamente come conseguenza della di quelle che vengono definite "stiramento e spremitura" della materia, eventi che portano alla fine ad una sorta di vaporizzazione dell'oggetto che è entrato nel buco nero.  La novità che oggi apprendiamo grazie allo studio condotto presso l'università del Massachusetts Dartmouth e  del Georgia Gwinnett College è affascinante, secondo questo studio si può ipotizzare che se una navicella attraversasse un buco nero di tipo rotante ( come Sagittarius A che si trova al centro della nostra galassia) potrebbe affrontare forze molto deboli che gli consentirebbero di non subire particolari effetti sulle astronavi , potrebbero permettere pertanto un attraversamento

 sicuro ...( esattamente come visto nel film Interstellar , che non a caso è stato scritto da Kip thorne , premio Nobel per la fisica .

Basandosi sul lavoro svolto dal fisico Amos Ori due decenni prima, la studentessa Caroline Mallary(link) ha costruito un modello al computer che ha catturato la maggior parte degli effetti fisici essenziali su un veicolo spaziale.

Il centro di un buco nero rotante, anche detto buco nero di Kerr, infatti è esattamente come il centro dell'occhio di un uragano, secondo questo studio quindi il centro del buco nero è un luogo "pacifico"

 Gli effetti della singolarità quindi non sarebbero rilevati dagli occupanti di una eventuale navicella.

Gli studi di Mallary però fanno riferimento a buchi neri rotanti che non subiscono influenze gravitazionali da altre stelle o da altra materia che sta precipitando al suo interno. Purtroppo la maggioranza dei buchi neri rotanti  pero' subisce di queste influenze e quindi molto potrebbe cambiare rispetto a quanto è stato simulato, sarà  pertanto necessario che la ricercatrice  faccia nuove simulazioni molto più complesse per avere una idea più realistica degli effetti di un buco nero rotante su una astronave.

Fonte :physical Rewiew D

Viaggio nel tempo : Un segnale?

Dopo l'annuncio del'individuazione delle onde gravitazionali, increspature dello spazio-tempo, molti seguaci della teoria del viaggio nel tempo si sono affrettati a sottolineare che questa nuova spettacolare scoperta, potrebbe aprire alla verifica di tutta una serie di teorie, tra cui il viaggio nel tempo.

NASA Image

Queste increspature nel tessuto dello spazio-tempo,si sono create dalla fusione di due buchi neri super massicci 1,3 miliardi di anni fa e durante una recente conferenza stampa  il fisico KIP THORNE , noto tra l'altro per per essere stato il produttore esecutivo del film "Interstellar", co-fondatore del LIGO
( l'interferometro attraverso il quale si è trovate le onde gravitazionali), ha tenuto a ribadire che questa sensazionale scoperta non implica direttamente che sia possibile viaggiare nel tempo. Insomma, i fisici, come
giusto che sia, non si sbilanciano e anzi in alcuni casi tendono a sminuire.


 Sono di un diverso punto di vista, invece, alcuni di questi scienziati  legatissimi all'ortodossia  scientifica, che in ambiti non accademici e magari davanti ad un bicchiere di buon vino , esprimono concetti  molto meno ortodossi , spingendosi talvolta, a ipotizzare teorie alquanto "esotiche" e fuori dai consueti schemi.


Durante alcune di queste conversazioni, mi è capitato di essere testimone di veri e propri "voli pindarici" che hanno portato alcuni di questi accademici a ipotizzare scenari che francamente non mi sarei mai aspettato. Il viaggio nel tempo non è ormai più confinato ai libri di fantascienza,  ma dopo essere approdato alla fisica teorica, ormai molti anni fa, e dopo che alcune di queste teorie hanno avuto riconoscimento "scientifico", sarebbe giunto il momento del passo successivo....La posa in opera di un artefatto ingegneristico, che miri a verificare la veridicità delle teorie pubblicate. In realtà le energie in ballo sono ancora troppo "importanti" da poter essere sviluppate, ma i percorsi che si stanno sviluppando in alcune università e centri di ricerca europei e americani viaggiano nella giusta direzione.


 I viaggi nel tempo sono per ora molto lontani, ma l'ultima scoperta sulle onde gravitazionali, come le ultime di meccanica quantistica , cominciano a far aprire gli occhi a scienziati che iniziano ad avere una comprensione più profonda dell'infinitamente grande e dell'infinitamente piccolo, nella speranza che forse un giorno si potrà  avere una visione più unitaria dell'esistenza.

TIME TRAVELER: Rudolph Fentz

Una sera di Giugno del 1950 comincia il nostro mistero. E' proprio in questa data che nel bel mezzo di New York City , un uomo in abiti del diciannovesimo secolo, viene avvistato tra i grattacieli della grande mela e l'intenso traffico , che già negli anni'50, riempiva la più famosa metropoli degli Stati Uniti.Da quanto riportato dalle cronache , l'uomo , dopo essere stato avvistato girovagare per le vie della città , venne ucciso da un taxi in transito.

Ad una prima analisi , la polizia noto' che lo stesso, dell'apparente età di 30 anni, non solo indossava abiti nuovissimi , ma riconducibili al XIX°secolo , ma possedeva oggetti anteriori al 1870, che risultavano nuovi, quasi come se fossero stati prodotti pochi mesi prima. Banconote, una moneta di rame da 5 cent. per una birra, un biglietto necessario per il lavaggio di un cavallo , una lettera datata giugno 1876, era quanto il misterioso cittadino aveva con se al momento dell'incidente .

L'uomo aveva inoltre un biglietto da visita intestato a Rudolph Fentz, con tanto di indirizzo. La polizia brancolava nel buio, in quanto nessuno con quelle credenziali abitava a New York e dintorni, ne tantomeno nel luogo indicato dal biglietto da visita. Ma sopratutto non si riusciva a comprendere come mai  quell'uomo sembrava piombato sulla terra direttamente dal XIX°secolo. Armato del nome e dell'indirizzo, il capitano Hubert V. Rihm del Dipartimento di polizia di New York, che si occupava di persone scomparse, cercò di rintracciare l'uomo, ma quando si reco' all'indirizzo del biglietto da visita, non approdò a nulla. Nessuno conosceva Rudolph Fentz, nessun residente con quel cognome aveva idea di chi potesse essere quel'uomo. IN questa vicenda, come in tutte le storie, non poteva mancare il colpo di scena, e questo accadde quando il detective , sfogliando un elenco telefonico del 1939, noto la presenza di un certo Rudolph Fentz jr. Contattato il numero, dall'altra parte del doppino telefonico rispose quella che dichiarò essere la moglie del defunto Rudolph Fentz jr.

La donna confermò che il defunto marito era il figlio di Rudolph Fentz senior , che era scomparso in circostanze misteriose a circa 31 anni , nel 1876!!L'uomo era scomparso e nonostante serrate indagini della polizia, non si era giunti a nessun risultato. L'investigatore decise quindi di approfondire la vicenda e riusci a trovare negli archivi traccie di questo evento. Rudolph Fentz , potrebbe essere un Time Traveler? questo non lo sappiamo con certezza, visto che  attorno la vicenda c'è stata una discreta speculazione negli anni a venire, ma sembra che i dati sopra riportati siano assolutamente attendibili.

Viaggio nel tempo: Un esperimento lo dimostra

Il fisico Tim Ralph, insieme al suo allievo Martin Ringbauer, hanno condotto presso l'Università del Queensland, un esperimento atto a dimostrare che un fotone , attraversando un wormhole può tornare "indietro nel tempo" e interagire con se stesso!

L'esperimento australiano è volto a dimostrare la teoria secondo la quale, il comportamento delle particelle fondamentali, non seguendo le rigide regole deterministiche della meccanica classica, ma quelle probabilistiche della meccanica quantistica, potrebbe consentire il viaggio nel tempo ( almeno a livello quantistico). Lo studio degli scienziati australiani è stato sviluppato dalla teoria di David Deutsch che , nel 1991, sviluppo una ipotesi che prevedeva la possibilità del viaggio nel tempo , tale da non andare in
contrasto con alcuna teoria, prima tra tutte la relatività.

E' la relatività stessa che ritiene possibile , quando ne ricorrano le possibilità, la possibilità del viaggio nel tempo attraverso delle CTC (curve chiuse di tipo tempo) elementi postulati da Einstein che possono teoricamente deformare o distorcere l'esistenza di una curva di spazio-tempo su se stessa. Ovviamente secondo la relatività , le CTC potrebbero verificarsi solo in prossimità di buchi neri rotanti, in grado di sviluppare enormi campi gravitazionali.  

La Natura del Tempo

Secondo Tom O'Brian , cronometrista ufficiale dell'America presso il National Institute of Standards and Technology, il tempo è un ottimo costrutto umano ed è il metodo migliore per mettere un ordine in questo universo così affascinante.
O'Brian, lo potremmo definire "l'uomo del tempo", infatti è la persona incaricata di verificare e controllare il funzionamento dell'orologio atomico più preciso al mondo, il Master Clock America. Utilizzando le oscillazioni di un atomo di cesio , questo orologio , riesce ad avere una precisione quasi perfetta, probabilmente, secondo O'Brian, se questo orologio avesse cominciato a funzionare al tempo dei dinosauri( 60 milioni di anni fa) oggi , non avrebbe accumulato neanche un secondo di errore!!

Ma esiste un orologio ancora più preciso di quello di O'Brian, è si trova nell'università del Colorado, in questo caso vengono utilizzate le oscillazioni di un atomo di stronzio, velocissimo nel suo vibrare , imbrigliato in un retilo laser, a guardarlo tutto sembra al di fuori di un orologio! Questo orologio, sviluppato in collaborazione con ricercatori  spagnoli, potrebbe rimanere preciso in un tempo di 5 miliardi di anni e perfezionandolo ancora un pò, si potrebbe arrivare ad avere un orologio che siua in grado di non perdere
un secondo neanche in tutta la storia dell'universo(15 miliardi di anni)!!

In realtà questo estremo bisogno di precisione , da solo l'idea di quanto il significato del tempo sia ancora da comprendere, il tempo in realtà,come noto, ha uno "scorrere"  che cambia in base al luogo dove ci troviamo e sopratutto in base alle forze a cui siamo sottoposti. Per gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale, ad esempio, lo  scorrere del tempo, è un pò più veloce di quello al livello del mare, che a sua volta scorre più velocemente del tempo nelle profondità delle fosse oceaniche. Potrei azzardare a dire, e dico il vero, che il tempo ai nostri piedi scorre più lentamente che sulla sommità del nostro capo! Tutto questo è una conseguenza del fatto che lo scorrere del tempo dipende dalla gravità, questa dipendenza, postulata nella Relatività di Einstein ,  è assolutamente verificabile oggigiorno. Basti pensare ai satelliti GPS che tutti i giorni
utilizziamo per i nostri navigatori da automobile, bene, solo grazie a calcoli relativistici, il satellite ci restituisce una posizione esatta sul nostro monitor.

Per creare un orologio con tempo assoluto, si è creata quindi la necessità di sviluppare un orologio che tenga conto delle differenze gravitazionali tra i vari orologi atomici.
Orologi cosi precisi , inviati nello spazio, potrebbero essere in grado di misurare differenze nello scorrere del tempo ( dovute a effetti gravitazionali) , così sottili, da poter rivelare la presenza di buchi neri, onde gravitazionali e tutto quanto nell'universo c'è di misterioso ed inesplorato.
Il concetto del tempo è qualcosa che spesso si avvicina di più ad ipotesi filosofiche che scientifiche e probabilmente l'uomo cerca sempre di misurare il tempo con maggiore  precisione proprio perchè non ne ha compreso la vera natura.

Fonti:NPR

         NIST

         

Warp Drive: Viaggiare più veloce della luce?

Le ultime scoperte sui pianeti extrasolari , hanno risvegliato, ammesso che si sia mai sopito, l'interesse per l'esplorazione extraaplanetaria.
Il professor Geraint Lewis,ricercatore presso l'università di Sydney, ritiene che viaggiare  alla velocità della luce può effettivamente essere una possibilità praticabile.  Lo stesso ha dichiarato che se analizziamo l'equazione che Einstein ci ha lasciato , questa non vieta la possibilità di viaggiare deformando (piegando) l'ordito dello spazio-tempo, al punto di superare di parecchie volte la velocità della luce, e rendere possibile un viaggio interstellare o intergalattico che altrimenti , con le  moderne tecnologie, sarebbe praticamente impossibile. Il problema sorge dal fatto che  per costruire questi motori , bisognerebbe utilizzare materiali che ancora non sono stati scoperti!

Infatti nella costruzione di un motore a curvatura andrebbero utilizzati materiali  con una' densità di energia negativa ': "Non è un materiale che in realtà abbiamo nelle nostre mani, ma ci sono elementi a supporto dell'ipotesi che nell'universo , in realtà, ci siano materiali con  questo tipo di proprietà", secondo Lewis.
 Lo spazio vuoto, ad esempio, ha una densità di energia negativa. Il professor Lewis ha diichiarato che un motore a curvatura significherebbe che l'umanità è in grado di colonizzare l'universo molto velocemente.

Lewis, per dare una sferzata ottimista al suo discorso,  ha ricordato ai giornalisti del National Science Week in Sydney come molte idee scientifiche hanno avuto improvvisi  balzi in "avanti". Basti pensare a come era vista la fisica quantistica 100 anni fa o come sono evolute la relatività e la gravitazione di Newton nel corso degli anni.

Quantum decoherence

Per capire decoerenza , dovete prima capire la coerenza, il che significa che dovete capire le interferenze, il che significa che dovete capire che cosa fanno le onde.
 La caratteristica principale delle onde è tale da generare una interferenza, due onde possono sommarsi fino a generare qualcosa più forte  o possono annullarsi. Premesso questo, andiamo ad analizzare il dualismo onda-particella alla base della meccanica quantistica e di conseguenza fondamentale ai fini della comprensione della decoerenza quantistica.
L'esperimento della doppia fenditura è la più importante dimostrazione scientifica della dualità onda-particella. Avvine in questo modo: Gli elementi utilizzati sono sostanzialmente tre , una sorgente luminosa, una lastra da posizionare sullo sfondo e tra la sorgente luminosa e la lastra si dispone una barriera opaca con due fenditure parallele di una determinata lunghezza. Un'onda può passare attraverso due fenditure, una particella non può, premesso questo che possiamo vedere in figura (1),

figura1

 diciamo che se noi riduciamo l'emissione luminosa al punto da far partire un solo fotone alla volta ( ma la cosa vale anche per particelle più grandi quali elettroni), notiamo che , come ci si aspetterebbe dalla meccanica classica, le particelle riescono a passare solo attraverso una fenditura ( essendo dei corpuscoli non avrebbe senso passassero contemporaneamente
 da entrambe le fenditure , come invece avviene per un'onda) (figura 2).

figura2

- Bene , facendo passare per le fenditure un fotone (o elettrone) alla volta, essi risultano dapprima diradati e dall'apparente distribuzione caotica, ma, aumentando man mano di numero, vanno a formare le frange di interferenza tipiche del comportamento ondulatorio!( esattamente come se le particelle passassero contemporaneamente tra entrambe le fenditure!!).

Con l'andar del tempo più fotoni(o elettroni) raggiungono lo schermo , più si dispongono creando una figura di interferenza...Ma i fotoni sono particelle!

 Analogo risultato si ottiene anche utilizzando particelle di maggiori dimensioni. Ciò dimostra inequivocabilmente l'esistenza del dualismo onda-corpuscolo, sia della materia sia della radiazione elettromagnetica (citazione Wikipedia)- Introdotto questo concetto complesso ma comprensibile , possiamo quindi affermare che l'onda, in quando continua e non discreta , ha una natura "COERENTE".
E' fondamentale ricordare che qualora si dovessero usare elementi di misurazione , ai fini del valutare attraverso quale fenditura ha attraversato un singolo fotone, la figura di interferenza di cui sopra scompare! Certo questo sembra assurdo , nel pensiero classico ci si basa sul concetto di "realismo locale", che afferma che una particella porta con sé in ogni momento tutte le informazioni necessarie per determinare come si comporta (comporterà) e pensare che solo a seguito di una misurazione la particella cambia il suo
stato, significa che la particella deve andare "indietro nel tempo" e decidere se farà un percorso attraversando una determinata fenditura (quindi si comporterà da particella)  o entrambi (quindi si comporterà da onda).

Che cosa è successo alla coerenza che ha causato il modello sopra descritto ? L'osservazione ha generato una "decoerenza". Questa onda è quindi collassata all'atto della verifica di uno dei probabili stati quantistici, quindi l'interazione con il sistema è stata sufficiente a "rovinare" la coerenza dell'onda, o più semplicemente
le informazioni che abbiamo misurato sulla particella che escludono alcuni dei canali che altrimenti avrebbero partecipato alla coerenza dell'onda (onda è una somma di molte  influenze).


La Decoerenza , quindi, alla luce di quanto abbiamo spiegato, si verifica quando un sistema quantistico interagisce con l'ambiente. Non ci soffermiamo oggi nel descrivere come avviene l'evoluzione della funzione d'onda secondo l'equazione di Schrödinger, ci basti pensare che il collasso della funzione d'onda sopra descritto , segna il confine tra la realtà "quantistica da quella "classica". Nel mondo quantistico , questa funzione d'onda decade molto lentamente ( un elettrone ci impiega circa un anno), mentre nel nostro mondo reale impiega qualcosa come un femtosecondo!

La freccia del tempo

L'astrofisico Arthur Eddington nel 1927, fu il primo a definire "freccia del tempo" , lo "strano" comportamento del tempo... Infatti, che si tratti della relatività, di gravitazione di Newton, della meccanica quantistica o di altre leggi della fisica , le  equazioni che regolano il nostro universo funzionano indipendentemente dalla direzione in cui scorre il tempo, si definiscono infatti "tempo-simmetriche". Ovviamente nella nostra percezione quotidiana tutto ciò non avviene e siamo portati a definire una
 direzione in cui scorre il tempo, altrimenti perchè possiamo ricordare il passato ma non il futuro? O perchè invecchiamo anzichè ringiovanire? Un fenomeno che il fisico Stephen Hawking ha chiamato la freccia
"psicologica" del tempo. La risposta di Sir A.Eddington fu che si tratta di una proprietà emergente della termodinamica . Ciò che percepiamo come freccia del tempo è in realtà  solo l'inesorabile riarrangiamento di stati altamente ordinati in inutili configurazioni  casuali , si tratta di una conseguenza della seconda legge della termodinamica.

Tutti ricorderanno che questa legge riguarda l'entropia e dice che in sistema chiuso ( e il nostro universo lo è) il disordine - l'entropia appunto - può solo tendere ad aumentare , proprio in virtù del fatto che esistono molti più stati disordinati che ordinati . Ad esempio se prendiamo un mazzo di carte e lo lanciamo in aria, ci sono molti stati in cui il mazzo di carta possa ricadere  rispetto allo stato in cui ricada in terra tutto impilato .
Quindi La ragione per questo aumento di entropia puo’ essere dedotta da un semplice argomento di tipo probabilistico: un sistema puo’ assumere, in generale, molti più stati disordinati di quanti non siano gli stati ordinati, quindi un sistema che cambia randomicamente stato avrà più probabilità di ritrovarsi in uno disordinato.

Il perché vediamo una freccia del tempo per quanto riguarda i processi macroscopici é stato per lungo tempo un enigma per i fisici e l'idea che le nostre scelte attualmente possano influenzare gli eventi in futuro, ma non nel passato si riflette nelle regole della teoria quantistica standard come principio che i teorici quantistici chiamano  "causalità". Il principio di causalità nasce dall'idea che i fenomeni si susseguano unicamente in un processo di causa-effetto, e tutto ciò che non risponde a questa legge è
 dovuto al caso. quindi, in definitiva, l’aumento di entropia nel nostro mondo ordinato é una della ragioni che ci fa sentire un’apparente “freccia del tempo”. Ma se tutti i processi fisici sembrano essere tempo reversibili al loro livello fondamentale, ci potremmo chiedere “Perché non ricordiamo il futuro?”

 Dopo tutto, possiamo ricordarci del passato, e la fisica non sembra fare nessuna distinzione fra passato, presente e futuro. Quindi perché non abbiamo già conoscenza di quello che ci succederà nel futuro?  La ragione per la quale non possiamo ricordare il futuro é che non abbiamo ancora ricevuto nessuna informazione sugli eventi futuri,ci vuole tempo per un raggio di luce, composta da fotoni, per trasportare  informazioni e per raggiungerci da un evento distante.

Questo principio è definito come freccia del tempo radiante o anche detto" freccia del tempo elettromagnetica". Le equazioni di Maxwell sui campi elettromagnetici sono tempo-reversibili, e quindi valide sia per onde avanzate (che si muovono indietro  nel tempo), sia per onde ritardate (che si muovono avanti nel tempo), Albert Einstein riteneva che il processo fosse simmetrico e si scopri’ che é più facile creare un raggio  di luce nella direzione dritta del tempo poiché il comportamento dei suoi miliardi di fotoni quando vengono prodotti  e dispersi puo’ essere capito in termini di entropia  crescente: “Questa freccia é stata rovesciata in esperimenti ben congegnati che hanno creato onde convergenti, quindi questa freccia deriva probabilmente dalla freccia termodinamica, in quanto le condizioni per produrre un’onda convergente richiedono più ordine rispetto alle condizioni per un’onda radiante.

Messa in altri termini, la probabilità di avere condizioni iniziali che producano onde convergenti é molto minore rispetto alla probabilità di avere condizioni iniziali che producano onde radianti.  In effetti, normalmente un’onda radiante aumenta l’entropia, mentre un’onda convergente la fa decrescere” ( Wikipedia sulla Freccia del Tempo).
 Quindi, la ragione per la quale non vediamo onde convergenti puo’ essere spiegata in termini di entropia.
Fonte: Arxiv
         

Time travel, Parallel Universe, Time Paradox - New Possibilities

Tempo fa, leggendo Science , la più autorevole e nota rivista scientifica al mondo, la mia attenzione è ricaduta su un articolo secondo il quale, sarebbe stato dimostrato che la velocità della luce può assere rallentata, o meglio che i singoli fotoni che compongono la luce , possono essere rallentati .
Normalmente chi si interessa anche poco di fisica, sobbalzerebbe leggendo tali affermazioni . Che la velocità di propagazione della luce nello spazio vuoto è costante, è un elemento fondamentale della fisica moderna, è una "costante fisica universale"! In ambito tecnico infatti , tale velocità (c), si definisce una invariante.
 In questo caso ci viene mostrato però che a certe condizioni , tale certezza, può crollare e quindi l'invarianza della velocità della luce è valida solo per onde piane.

La cosa più interessante è che la riduzione di velocità dei fotoni non avviene perchè la luce viene fatta passare attraverso un mezzo come il vetro o l'acqua, in quel caso  l'effetto di rallentamento sarebbe solo temporaneo e cesserebbe al termine del transito attraversato il corpo "rallentante", cosi chè la luce tornerebbe ad accelerare fino  alla sua velocità. La cosa strabiliante è che la riduzione di "C" sarebbe definitiva.

Per comprendere la cosa dobbiamo fare un antefatto : La Luce può comportarsi sia come una particella che come un'onda. Newton ha congetturato gli aspetti di particelle e gli aspetti d'onda osservate ("anelli di Newton"). Thomas Young, lo scopritore del dualismo onda-particella, ha dimostrato l'interferenza da doppia fenditura  nei suoi esperimenti, e Einstein,  per spiegare l'effetto fotoelettrico ipotizzo la luce come particelle (fotoni) . Questa doppia descrizione conduce a due velocità diverse  per la luce: la velocità dell'onda, che per un'onda piana nel vuoto è fissa e costante, c ; e la particella o la velocità "gruppo" in cui l'energia e informazione si propaga , che può essere inferiore a C -anche a zero, in alcuni casi.

Bene, Adesso ipotizziamo che un fascio di luce, che contiene molti fotoni, sia paragonabile  a un gruppo di ciclisti, che corrono in gruppo. Ovviamente non tutti i singoli ciclisti (fotoni) possono stare in testa contemporaneamente, ma si alterneranno alla guida del gruppo, chiaramente avranno velocità diverse in base alla posizione che occuperanno. La formazione di gruppi può rendere difficile la definizione di una singola velocità per tutti i ciclisti, e lo stesso vale per la luce. Un singolo impulso di luce contiene molti fotoni, e gli scienziati sanno che impulsi luminosi sono caratterizzati da un certo numero di differenti velocità.

Gli scienziati hanno dimostrato che applicando una "maschera" ottica che cambia la forma ad un fotone, questo arrivava con ritardo rispetto ad un altro a cui non era stato applicato questo "trattamento". Il lavoro dimostra che, dopo che il fascio di luce ha attraverso una maschera, i fotoni si  muovono  più lentamente attraverso lo spazio. Questo studio è senz'altro interessante per quanti si interessano di fisica e di ottica e sicuramente lo è meno per il grande pubblico. Potrebbe assumere però un aspetto più interessante e intrigante se cominciassimo ad ipotizzare alcuni scenari sui quali riflettevo.

Mi sono posto una domanda :  se si riuscisse ad accrescere questo effetto fino a decelerare un fascio di fotoni a velocità per noi "accettabili" e si riuscisse in qualche modo a "cavalcare" questa onda fotonica , cosa vedrebbero i nostri occhi ?

ma mi sono spinto oltre: normalmente osserviamo la realtà attraverso i fotoni che si muovono alla velocità "c" di 299.792.458 metri al secondo, se  potessimo costruire uno strumento che ci consentisse di guardare la realtà attraverso questi fotoni "rallentati" , quale sarebbe il risultato?  perchè in un certo senso avremmo raggiunto la tanto ambita velocità della luce! Cosa accadrebbe al tempo? quali le interazioni con gli effetti relativistici , quali con la dilatazione del tempo?

Sarebbe possibile osservare un universo  che la nostra "velocità" non ci consente di vedere? una sorta di universo parallelo? potrei sprecare pagine e pagine in domande , ma proviamo a dare delle risposte...........

Fonti:Science

         BBC

         Glasgow University

Un wormhole nella Via Lattea[VIDEO]

Il problema principale per i cosmologi, ma più in generale per i fisici, che approcciano alla teoria dei Wormhole, è probabilmente  la difficoltà che si incontra a teorizzare un tunnel Spazio-Tempo "stabile e navigabile". Difatti , mentre i Wormhole sono un dato di fatto scientifico(almeno dal punto di vista teorico....
Einstein insegna!), la possibilità di attraversarli diventa il vero dramma della riproduzione teorica del fenomeno.

Simulazione del Wormhole

Avere un wormhole "stabile e navigabile" infatti, non sembra allo stato dei fatti possibile, in quanto occorrerebbero energie "negative" "iniettate" all'interno del tunnel per far si che lo stesso rimanga aperto un tempo sufficientemente  lungo per permettere il passaggio della materia.

 Purtroppo questa energia , non ancora nota, dovrebbe essere generata da un tipo di materia "esotica" e  tutti sappiamo che quando in fisica si toccano argomenti di tale natura , rischiamo di passare dalla scienza alla fantascienza! Alcuni scienziati hanno però provato a  ipotizzare scenari "accettabili" dal punto di vista fisico e che non prevedono energie "esotiche". Ad esempio mesi fa alcuni fisici tra cui Luke Butcher presso l'Università di Cambridge hanno ipotizzato come risoluzione l'utilizzo dell'energia prodotta dall'effetto Casimir, per rendere stabile il wormhole.

Premesso questo andiamo all'ipotesi che oggi volgliamo analizzare...Secondo uno studio  pubblicato da Annals of Physics e condotto con la partecipazione della SISSA  di Trieste, in base alle più recenti conoscenze e teorie, la nostra galassia potrebbe essere un enorme tunnel spaziale e, se ciò fosse vero, potrebbe essere "stabile e navigabile."
Gli astrofisici, al fine di proporre questa teoria , hanno combinato le equazioni della relatività generale con una mappa estremamente dettagliata della distribuzione della materia oscura nella Via Lattea.

"Se uniamo la mappa della materia oscura nella Via Lattea con il più recente modello del Big Bang per spiegare l'universo e si ipotizza l'esistenza di tunnel spazio-temporali, ciò che otteniamo è che la nostra galassia potrebbe davvero contenere uno di questi tunnel , e che il tunnel potrebbe anche essere della dimensione  della galassia stessa. Ma c'è di più ", spiega Paolo Salucci, astrofisico della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste e un esperto di  materia oscura. "Potremmo anche viaggiare attraverso questo tunnel, dal momento che, in base a nostri calcoli, potrebbe essere navigabile. Proprio come quello che abbiamo  visto tutti nel recente film 'Interstellar'." Salucci è tra degli autori dell'articolo recentemente pubblicato in Annals of Physics.

"Ovviamente non stiamo sostenendo che la nostra galassia è sicuramente un wormhole, ma semplicemente che, secondo i modelli teorici, questa ipotesi è una possibilità."  Salucci ha aggiunto che lo studio è interessante anche perchè mostra aspetti completamente nuovi della materia oscura, aspetti che potrebbero in futuro aiutarci a comprendere la natura di questo tipo di materia.  "La materia oscura" , aggiunge Salucci, "potrebbe essere 'un'altra dimensione', forse anche un importante sistema di trasporto galattico. In ogni caso, abbiamo davvero bisogno di iniziare a chiederci di cosa si tratta."
Fonte: Wormhole con Effetto Casimir
           Sissa Trieste
           Annals of Physics
         

Einstein VS Meccanica Quantistica

Secondo  Igor Pikovski , un fisico dell'Università di Harvard, i fisici quantistici tendono a non considerare gli effetti relatistici nei loro esperimenti, in quanto , questi sono osservabili su scale molto grandi. E' noto che , in fisica, mentre per studiare gli effetti sulla materia nell'infinitamente grande si applica la  nota teoria di Einstein,
nell'infinitamente piccolo tutti gli effetti sulla materia sono soggetti alla meccanica quantistica. Pikovsky ,con una recente teoria, ha postulato che gli effetti della relatività , anche nell'infinitamente piccolo, possano provocare una alterazione degli esperimenti, al punto da poterli vanificare. Per comprendere questo bisogna fare un passo indietro e introdurre( solo brevemente) due fondamentali concetti:
1)Il principio di sovrapposizione.
2) La decoerenza quantistica.

1)Il principio di sovrapposizione è un postulato della meccanica quantistica . In fisica , le particelle vengono trattate come funzione d'onda che evolvono nel tempo, secondo alcune equazioni. Il principio di sovrapposizione postula che due o più funzioni d'onda possono descrivere lo stesso stato quantistico e finché non si esegue una misurazione del sistema, questo permane in uno stato non indefinito, cioè costituito dalla "sovrapposizione" di tutti i suoi possibili stati . Quindi, il sistema, prima del processo di misurazione, si trova contemporaneamente in tutti gli stati "potenzialmente" possibili. A seguito della misurazione , la funzione d'onda di cui sopra, decade ( o come si suol dire, "collassa") e viene verificato uno solo dei possibili stati quantistici , rendendo una delle possibili  "realtà", "reale"!

2)La decoerenza quantistica. Sembra che una volta che qualcosa diventa abbastanza grande, perde le sue proprietà quantistiche, in particolare, la sovrapposizione degli stati quantistici (di cui sopra), non avvienè negli oggetti con cui ci approssimiamo nella vita reale. Non esiste un limite ben definito di grandezza giunto il quale non c'è più la possibilità di una sovrapposizione di stati. In generale, si ritiene che i sistemi dove è possibile apprezzare la sovrapposizione di stati, sono quelli  microscopici , in quanto possono rimanere più facilmente isolati, a differenza di quelli macroscopici ( il nostro vissuto quotidiano), dove l'isolamento dall'ambiente
esterno è praticamente non possibile. Si definisce decoerenza proprio perchè le varie parti che definiscono la funzione d'onda non riescono ad essere più coerenti e quindi decade la sovrapposizione degli stati.
Pikovsky ritiene che nonostante molti fisici abbiano , nel corso degli anni, tentato in laboratorio di creare sistemi isolati  , questi potrebbero essere vani , in quanto , un effetto fondamentale della relatività, la dilatazione del tempo, potrebbe far perdere a questi sistemi la loro natura quantistica. E' noto infatti che la gravità rallenta il tempo ed esperimenti in laboratorio confermano che non solo questo avviene per enormi campi gravitazionali, come quelli nei pressi di un buco nero, ma  l'effetto della gravità sulla dilatazione del tempo è misurabile anche in sistemi piccolissimi .

 Ad esempio è provato che il tempo scorre più lentamente sulla terra , all'altezza del mare , che sulle montagne. La prova classica che questo effetto è reale lo si può riscontrare nei satelliti utilizzati per il GPS, che sono tarati per far scorrere il tempo più "lentamente" che sulla terra. Infatti se gli orologi della terra e dello spazio fossero "tarati" per uno stesso "scorrere" del tempo , dopo un pò si avrebbe uno sfasamento tra i due creando cosi enormi difficolta al sistema GPS , che non riuscirebbe ad inviare i dati in tempo reale alle( ad esempio) autovetture sulla terra. Il nostro navigatore ci mostrerebbe in un luogo sulla mappa che non corrisponde alla reaLTà!!! Ma ci si può spingere oltre,  addirittura il tempo all'altezza della nostra testa, scorre alcuni nanosecondi più lentamente del tempo all'altezza dei nostri piedi!!!

 I calcoli di Pikovski mostrano che le molecole, che si trovano in una sovrapposizione di stati, avendo una "altezza del suolo" diversa,  potrebbero subire questo effetto relativistico e quindi sperimentare questa differenza di tempo. Tutto ciò,ovviamente, può compromettere il loro stato quantistico e rendere vano l'esperimento. In definitiva quindi , se queste ipotesi saranno verificate, i fisici probabilmente, per poter effetture esperimenti che coinvolgono la meccanica quantistica e in particolare lo studio della
sovrapposizione degli stati quantistici, dovranno fare un lungo, lungo viaggio nello spazio. Dove la gravità terrestre diventa trascurabile.
Fonti: Nature
          NewScientist