I wormhole di forma strana potrebbero funzionare meglio di quelli sferici

I wormhole, o tunnel nel tessuto dello spazio-tempo, sono ferocemente instabili. Non appena anche un singolo fotone scivola lungo il tunnel, il wormhole si chiude in un lampo. 

Ma se il problema fosse che i nostri wormhole immaginati non fossero abbastanza strani?? 

Un nuovo studio suggerisce che il segreto di un wormhole stabile è renderli divertenti. Modellando il wormhole in modo che non sia una sfera perfetta, potremmo essere in grado di tenere quel tunnel aperto abbastanza a lungo da attraversarlo. L'unico problema è che detto wormhole dovrebbe essere incomprensibilmente piccolo.

Giù per il portello

I wormhole, se esistono, ti permetterebbero di viaggiare dal punto A a un punto B estremamente distante senza preoccuparti di tutti gli ardui viaggi dal punto A al punto B. Sono una scorciatoia. Un codice cheat per l'universo. Vedi una stella lontana milioni di anni luce? Potresti raggiungerlo in pochi minuti, se avessi un wormhole che ti collega a quella stella.

Non c'è da stupirsi che sia un punto fermo della fantascienza.

Ma i wormhole non sono solo invenzioni della nostra immaginazione progettate per eliminare tutte le parti noiose del viaggio interstellare (che è la maggior parte). Sono nati dalla matematica della teoria della relatività generale di Einstein, la nostra moderna comprensione di come funziona la gravità. In quel linguaggio, materia ed energia piegano e deformano il tessuto dello spazio-tempo. In risposta, la flessione e la deformazione dello spazio-tempo informano la materia su come muoversi.

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Quindi, quando si tratta di wormhole, devi semplicemente chiederti: è possibile piegare lo spazio-tempo in modo così contorto da piegarsi su se stesso, formando un tunnel a breve distanza tra due punti altrimenti distanti? 

La risposta, scoperta negli anni '70, è un sorprendente sì. I wormhole sono del tutto possibili e consentiti nell'ambito della relatività generale.

Un problema: tendono a cadere a pezzi, subito dopo la formazione.

Le chiavi per la stabilità

I wormhole sono così instabili perché, in sostanza, sono costituiti da due buchi neri che si toccano, collegati alle loro singolarità per formare un tunnel. 

Ma le singolarità sono una cattiva notizia: sono punti di densità infinite. E sono circondati da regioni conosciute come l'orizzonte degli eventi, barriere unidirezionali nel cosmo. Se attraversi l'orizzonte degli eventi di un buco nero, non scapperai mai.

Per superare questo problema, l'ingresso di un wormhole deve essere al di fuori dell'orizzonte degli eventi. In questo modo puoi attraversare il wormhole senza immergerti nell'orizzonte degli eventi e non scappare mai.

Ma non appena entri in un simile wormhole, c'è semplicemente troppa massa in giro, e la gravità della tua presenza distorce il tunnel del wormhole, facendolo collassare su se stesso, chiudendosi di scatto come un elastico troppo teso, lasciando dietro di sé due solitari neri buchi separati nello spazio (e presumibilmente frammenti del tuo cadavere sparsi nell'universo osservabile).

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Si scopre che c'è un modo per mantenere l'ingresso del wormhole lontano dall'orizzonte degli eventi e mantenerlo abbastanza stabile da permetterti di attraversarlo. Un problema: la soluzione richiede la presenza di un materiale con massa negativa. La massa negativa è proprio come la massa normale, ma con un segno meno. E se raccogliessi abbastanza massa negativa insieme in un unico punto, potresti usarla per tenere aperto un wormhole.

Ma per quanto ne sappiamo, la materia con massa negativa non esiste. Non ne abbiamo prove e, se esistesse, violerebbe molte leggi dell'universo, come l'inerzia e la conservazione della quantità di moto. Ad esempio, se calciassi una palla di massa negativa, volerebbe all'indietro. Se metti un oggetto di massa negativa accanto a un oggetto di massa positiva, invece di attrarre, si respingerebbero a vicenda, accelerando istantaneamente l'uno dall'altro verso l'infinito.

Poiché la massa negativa sembra essere un divieto nel cosmo, a prima vista sembra improbabile che i wormhole esistano anche nell'universo.

Un quanto di conforto

Ma quella storia dei wormhole si basa sulla matematica della relatività generale, che è, come ho detto, la nostra attuale comprensione di come funziona la gravità.

Cioè, la nostra attuale, incompleta comprensione di come funziona la gravità.

Sappiamo che la relatività generale non descrive tutte le interazioni gravitazionali nell'universo, perché cade a pezzi quando la gravità diventa molto forte su piccole scale (come, ad esempio, le singolarità all'interno dei buchi neri). Per risolvere queste situazioni, dobbiamo rivolgerci a una teoria quantistica della gravità, che fonderebbe la nostra comprensione del mondo delle particelle subatomiche con la nostra comprensione della gravità su larga scala. E questo, non lo abbiamo, poiché ogni volta che proviamo a metterne uno insieme cade a pezzi in una sciocchezza.

Tuttavia, abbiamo ancora alcuni indizi su come potrebbe funzionare la gravità quantistica e più impariamo, più possiamo capire sulla potenziale fattibilità dei wormhole. Potrebbe essere che una comprensione nuova e migliorata della gravità rivelerebbe che non hai affatto bisogno di materia di massa negativa e che i wormhole stabili e attraversabili sono A-OK.

Una coppia di teorici dell'Università di Teheran in Iran ha pubblicato una nuova indagine sui wormhole nel database di preprint arXiv. Hanno applicato alcune tecniche che hanno permesso loro di studiare come la meccanica quantistica potrebbe alterare il quadro della relatività generale standard. Hanno scoperto che i wormhole attraversabili potrebbero essere consentiti senza materia di massa negativa, ma solo se gli ingressi fossero allungati un po 'dalle sfere pure. 

Sebbene i risultati siano interessanti, c'è un problema. Questi ipotetici wormhole attraversabili sono minuscoli. Come in, estremamente minuscolo. I wormhole sarebbero al massimo il 30% più grandi della lunghezza di Planck, o 1,61 x 10 ^ meno 35 metri. E questo significa che il viaggiatore non può essere più grande di quello. 

Oh, e il viaggiatore del tunnel spaziale deve sfrecciare quasi alla velocità della luce.

Sebbene limitata, la nuova ricerca apre una piccola crepa nella fattibilità dei wormhole che potrebbe essere aperta con un ulteriore lavoro. E poi forse gli scrittori di programmi televisivi non dovranno più sorvolare su nessun tecnicismo.

Paul M. Sutter è un astrofisico presso SUNY Stony Brook e il Flatiron Institute, ospite di Chiedi a un astronauta e Radio spaziale, e autore di Il tuo posto nell'universo.

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Pubblicato originariamente su .

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