Due cosmologi della Specola Vaticana hanno compiuto ulteriori progressi nello sviluppo di un nuovo metodo matematico per la comprensione del Big Bang. In un articolo del 2022 pubblicato sulla rivista Physical Review D, padre Gabriele Gionti, gesuita, e don Matteo Galaverni (Diocesi di Reggio Emilia-Guastalla) hanno presentato un nuovo strumento matematico per comprendere i primi istanti dell’Universo. Il nuovo articolo è ora apparso sull’European Physical Journal C. Lo riferisce la Specola Vaticana.
La fisica della gravità
La rilevazione delle onde gravitazionali e altre misure cosmologiche – rende noto la Specola Vaticana – ci confermano che la teoria della gravità di Albert Einstein, nota come “Relatività Generale”, è la fisica giusta per descrivere la struttura su larga scala dell’Universo di oggi. La teoria della gravità di Einstein ha superato i test sperimentali ed è in grado di spiegare i fenomeni osservati che la teoria di Newton non può spiegare.
Tuttavia, persistono domande sulle leggi fisiche dei primissimi istanti dell’Universo e sulla fisica della gravità su scale molto piccole. Molti ricercatori hanno proposto teorie che combinano la gravità con la meccanica quantistica (la fisica che si applica alle scale più piccole). Queste teorie alternative o modificate della gravità suggeriscono che la gravità potrebbe comportarsi in modo diverso da quanto previsto dalla Relatività Generale, anche per quanto riguarda la struttura su larga scala dell’Universo. Queste teorie vengono inoltre invocate nel tentativo di spiegare le misteriose “materia oscura” ed “energia oscura” che, secondo gli astronomi e i cosmologi, costituiscono la stragrande maggioranza dell’universo osservabile, ma di cui si sa ancora poco. Tuttavia, la comunità scientifica è divisa su queste teorie.
Il nuovo studio
Nel loro nuovo lavoro, “On the canonical equivalence between Jordan and Einstein frames”, padre Gionti e don Galaverni dimostrano di poter trasformare o “mappare” la soluzione di un problema fisico da una teoria alternativa della gravità alla Relatività Generale di Einstein attraverso un trucco matematico che consiste nell’osservare il problema attraverso due diversi “riferimenti” matematici, noti come riferimenti “Jordan” e “Einstein”.
Ma le soluzioni fornite attraverso queste due riferimenti sono ugualmente applicabili al mondo reale che gli astronomi osservano? Il lavoro dei due sacerdoti suggerisce sia promesse che limiti. “La verifica se le osservabili fisiche – scrivono nell’articolo -, calcolate separatamente nel riferimento di Einstein e in quello di Jordan, riproducano o meno lo stesso risultato in entrambi i riferimenti, dovrebbe fare chiarezza sull’equivalenza fisica dei riferimenti di Jordan e di Einstein”. Essi mostrano infine come esista un collegamento tra le teorie alternative della gravità e una teoria particolare di gravità chiamata “anti-Newtoniana” o “anti-gravita'”.
I due preti scienziati trovano avvincente poter studiare questa analisi matematica della gravità: “è davvero affascinante cercare di capire le leggi fisiche dei primissimi istanti dell’Universo“, affermano. “La ricerca di nuove leggi fisiche e lo sforzo di comprenderle a fondo è un processo che riempie le nostre menti e i nostri cuori di stupore e di gioia”. Anche se a volte, notano, può essere piuttosto frustrante. “È un modo per contribuire, insieme a tutta la comunità scientifica, a rispondere ad alcune domande fondamentali: chi siamo? Da dove veniamo? Qual è la nostra origine? Inoltre, per una persona di fede, vi è sempre la possibilità di interpretare questa sua ricerca come la scoperta di nuove tracce, nuovi segni della bellezza e dell’eleganza di Dio nel creare l’universo… nonostante le nostre conoscenze estremamente limitate!”.
