Le equazioni di Einstein vacillano ai confini dell’Universo – rts.ch

Le leggi fondamentali della fisica cercano di descrivere il mondo in cui viviamo: riescono abbastanza bene nella loro missione, in particolare con la relatività generale di Einstein. Ma questa teoria non riesce a spiegare l’accelerazione dell’espansione dell’Universo iniziata circa 5,5 miliardi di anni fa: misurato per la prima volta nel 1998. Il grande fisico, dal canto suo, prevedeva un rallentamento. Oggi gli scienziati stanno aumentando le loro osservazioni per svelare quello che rimane uno dei più grandi misteri scientifici di oggi.

Un team delle università di Ginevra e Tolosa III – Paul Sabatier ha confrontato le previsioni di Albert Einstein con misurazioni basate sui dati del Sondaggio sull’energia oscura (DES), un programma internazionale che mappa centinaia di milioni di galassie e ne cataloga le forme.

I cosmologi hanno sfruttato questi risultati in modo innovativo: “I dati DES sono stati finora utilizzati per misurare la distribuzione della materia nell’Universo. Li abbiamo usati per misurare direttamente la distorsione del tempo e dello spazio. “e confrontare così i nostri risultati con le previsioni di Einstein “, spiega a RTSinfo Camille Bonvin, professore associato presso il Dipartimento di Fisica Teorica della Facoltà di Scienze dell’UNIGE, che ha guidato questo lavoro.

Perché Albert Einstein lo aveva teorizzato: il nostro Universo è deformato dalla materia che vi si trova, un po’ come un grande tessuto in mezzo al quale c’è una pietra. Le deformazioni causate dalla gravità dei corpi celesti – le pietre – sono chiamate pozzi gravitazionali: questi deviano la traiettoria della luce, come una lente di vetro. Ora, in questo caso, va bene gravitazione che piega la luce e non una lente: questo effetto è chiamato lente gravitazionale (leggi il riquadro).

>> Galassie distorte dalla lente gravitazionale:

Non sono d’accordo con le osservazioni

Ma ciò si complica sulla scala gigantesca del nostro Universo, quando la deformazione dello spazio e del tempo viene esaminata con un gran numero di galassie molto distanti: in questo caso, la traiettoria della luce non viene deviata come previsto.

Secondo ilstudio pubblicato lunedì su Nature Communications, le distorsioni dei pozzi gravitazionali sono inferiori a quanto previsto dalle equazioni di Einstein: “Otteniamo un disaccordo del 99,7%, che è già una discrepanza piuttosto grande. Nel nostro gergo scientifico, diciamo che esiste un’incompatibilità di 3 sigma con le misurazioni”, sottolinea Camille Bonvin, aggiungendo: “Ma questo non basta per mettere in discussione Einstein Noi vorremmo un disaccordo del 99,99994%, ovvero una soglia di 5 sigma.”

“È essenziale avere più misurazioni, più precise, per confermare o confutare questi primi risultati, e sapere se questa teoria rimane valida nel nostro Universo, a distanze molto grandi”, osserva in un comunicato Nastassia Grimm, studentessa post-dottorato presso il Dipartimento di Fisica Teorica della Facoltà di Scienze dell’UNIGE, coautore dello studio.

E queste misurazioni sono il telescopio Euclideinviato nello spazio il 1 luglio 2023, che li porterà entro marzo o aprile: “Li aspettiamo con impazienza”, si rallegra Camille Bonvin. «È più preciso, perché misurerà dallo spazio. Guarderà un periodo più ampio dell’Universo e osserverà un numero fenomenale di galassie: circa un miliardo e mezzo in sei anni di osservazione permetteranno di ridurre le incertezze. “

>> Leggi il Grande Formato: Euclide metterà in discussione la relatività generale di Einstein

Lotta tra relatività generale ed energia oscura

Per ora, l’espansione accelerata dell’Universo si spiega con la possibilità che nell’Universo esista una nuova forma di energia, molto enigmatica, chiamata energia oscura: “È ovunque ed è molto strana: rappresenta il 70% del nostro Universo”; , spiega Camille Bonvin. “Questa energia oscura sarebbe come una sorta di motore che accelera l’Universo, ma non l’abbiamo mai vista né rilevata”.

Gli scienziati non sanno ancora se la chiave del mistero risiede in questa energia o se si tratta di difetti nella teoria della relatività generale che non funzionerebbe a distanze molto grandi.

Preferirei che si dimostrasse che Einstein aveva torto!

Quanto a Camille Bonvin, il suo cuore e la sua mente di cosmologa sono ancora inclinati da una parte: “Sono le osservazioni che ce lo diranno. Personalmente preferirei che dimostrassimo che Einstein aveva torto! Sarebbe triste abbandonare la relatività generale… ma questa teoria verrebbe inclusa in un’altra, più grande. Proprio come nel caso di Newton, che non è stato realmente messo da parte: la sua teoria della gravità funziona per la Terra, ma a partire dal fatto che ci allontaniamo e andiamo su Mercurio o sulla scala del Sistema Solare, dobbiamo passare ad Einstein.”

Per il fisico, mantenere la relatività generale aggiungendo l’energia oscura è una strada del tutto possibile: “Ma se scopriamo che l’accelerazione dell’Universo è dovuta alla gravità stessa e al fatto che la teoria di Einstein non funziona più sulla scala del Universo, sarebbe davvero un passo avanti per la scienza!”, conclude.

Stephanie Jaquet