Fisici rivelano: l’universo non è come lo conosciamo!

La materia e l’energia che compongono l’universo, originatosi dopo il Big Bang, sono argomenti che da sempre affascinano e pongono interrogativi nella comunità scientifica e tra gli appassionati di astronomia.

È come se ci trovassimo di fronte a un enigma cosmico, la cui soluzione ci permetterebbe di comprendere veramente le origini del nostro universo. Secondo il consolidato modello del Big Bang, che rimane la teoria più accreditata per spiegare queste origini, la materia ed energia che osserviamo oggi sarebbero quelle esistenti fin dall’inizio. Ma cosa è successo davvero nei primi istanti dell’universo?

Gli scienziati sostengono che, nel suo istante iniziale, l’universo non può essere descritto dalla teoria del Big Bang a causa della mancanza di un modello che spieghi le interazioni gravitazionali in quel contesto di gravità quantistica. Tuttavia, poco dopo quell’istante, quando l’universo ha iniziato la sua espansione, il contenuto di materia ed energia presenti all’origine rimane quello che si può osservare oggi e quello che presumibilmente persisterebbe in futuro.

Immaginiamo l’universo come un’entità che si contrae su sé stessa, un punto estremamente piccolo che contiene in sé tutto ciò che esiste e che, all’improvviso, esplode, dando vita a un’esplosione di materia ed energia. Questa esplosione ha avuto un effetto immediato: l’universo ha iniziato a espandersi e la densità, cioè la quantità di energia per unità di volume, ha iniziato a diluirsi progressivamente.

Un fenomeno affascinante che ha portato anche a un raffreddamento dell’universo, trasformandolo in uno spazio esterno molto freddo, con una radiazione cosmologica di fondo che raggiunge una temperatura di circa 2,7 kelvin, equivalente a -270,5 °C. Questa radiazione, che in origine era molto più calda, si è gradualmente raffreddata a causa dell’espansione dell’universo.

Secondo il modello del Big Bang, tutta la materia e l’energia esistevano già dall’inizio. Ma ciò che potrebbe essere variato nel corso del tempo è la natura di ciò che definiamo materia ed energia. Le spiegazioni a questa transizione ci vengono fornite dalla fisica delle particelle. Secondo questo modello, le particelle possono possedere massa, e ciò che è stato osservato è la massa di queste particelle rispetto alla temperatura in ciascuna fase dell’evoluzione dell’universo.

Nonostante l’espansione e il raffreddamento abbiano portato a cambiamenti nell’energia, la quantità totale di energia rimane la stessa da quella iniziale a quella finale. Nelle prime fasi, quando l’agitazione termica era intensa, tutto si comportava come radiazione, come pura energia. Ma con il raffreddamento, alcune particelle hanno iniziato a non comportarsi più come particelle relativistiche, e l’agitazione termica si è ridotta, trasformandosi in materia, cioè entità con massa e velocità ridotte, come ad esempio la materia oscura. È un concetto affascinante, che ci ricorda come nella relatività speciale materia ed energia siano concetti che possono trasformarsi l’uno nell’altro, come dimostrato dalla celebre equazione di Einstein.

Ciò che possiamo concludere da queste teorie e osservazioni è che l’universo è un luogo sorprendente, in cui le leggi della fisica si svelano in modo sempre più affascinante.