Un diamante sarà per sempre

Possiamo tirare un sospiro, il destino dell’Universo volge al meglio. La materia così come la conosciamo non soccomberà nella lotta con il suo alter ego, la radiazione e tra migliaia di miliardi di anni ci sarà ancora chance per la vita. In un articolo apparso su Physical Review D due fisici statunitensi, Lawrence Krauss e Robert Scherrer della Case Western Reserve University, hanno elaborato un modello teorico secondo cui, contrariamente a quanto sostenuto da altri cosmologici, in un Universo in espansione sotto la spinta dell’energia oscura, le particelle ordinarie – protoni e neutroni – non lasceranno il posto alla radiazione cosmica.

Attualmente la materia prevale sulla radiazione, ma nell’Universo primordiale la situazione era ribaltata. La teoria più accettata sul futuro lontano del cosmo prevede che le particelle ordinarie decadranno in radiazioni riportando l’Universo nelle condizioni iniziali, incompatibili con la vita. Il perno dei modelli teorici ruota intorno all’energia oscura, una forza che domina il 70 per cento dell’energia dell’Universo e agisce come una sorta di “anti-gravità”, accelerando l’espansione cosmologica su larga scala.

Ma secondo Krauss e Sherrer le cose andranno diversamente. I due scienziati hanno analizzato le modalità con cui materia ordinaria e materia oscura potranno trasformarsi in radiazioni. (La materia oscura è una forma sconosciuta di materia che gli astronomi hanno rilevato indirettamente, osservando l’effetto gravitazionale sulla materia nei pressi delle galassie.) Nessuna delle due forme di materia, scrivono gli autori, può produrre densità di radiazione che superino la densità della materia rimanente. Controintuitivo, data l’equivalenza di Einstein tra energia e materia.

“La cosa soprendente è che in un Universo con energia oscura, la radiazione scompare con la stessa velocità con cui è stata creata”, afferma Krauss. L’effetto dipenderebbe dall’espansione dello spazio, che agisce in due modi: aumenta la separazione tra singoli fotoni e riduce la quantità di energia trasportata dal singolo fotone (contenuta interamente nel suo campo elettromagnetico): se lo spazio si espande, la lunghezza d’onda di tutti i fotoni si allunga e la frequenza si accorcia. Questo significa che la quantità totale di energia che il singolo fotone trasporta diminuisce e così anche la densità di energia della radiazione si riduce. Per contrasto, protoni e neutroni risentono unicamente dell’effetto di separazione spaziale. La maggior parte dell’energia della materia ordinaria è “impacchettata” nella massa e non risente dell’espansione. È abbastanza perché la materia resti in vantaggio sulla radiazione. (da.c.)