Qual è la cosa più piccola dell’universo?

La risposta alla domanda permanente della cosa più piccola dell'universo si è evoluta insieme all'umanità. La gente una volta pensava che i granelli di sabbia fossero i mattoni di ciò che vediamo intorno a noi. Poi l'atomo è stato scoperto, ed è stato ritenuto indivisibile, fino a quando non è stato diviso per rivelare protoni, neutroni ed elettroni all'interno. Anche queste sembravano particelle fondamentali, prima che gli scienziati scoprissero che protoni e neutroni sono costituiti da tre quark ciascuno.

"Questa volta non siamo stati in grado di vedere alcuna prova che ci sia qualcosa all'interno dei quark", ha detto il fisico Andy Parker. "Abbiamo raggiunto lo strato più fondamentale della materia?"

E anche se quark ed elettroni sono indivisibili, ha detto Parker, gli scienziati non sanno se sono i più piccoli frammenti di materia esistenti o se l'universo contiene oggetti ancora più piccoli. [Grafico: le particelle più piccole della natura]

Parker, professore di fisica delle alte energie all'Università di Cambridge in Inghilterra, ha recentemente condotto uno speciale televisivo sul canale BBC Two del Regno Unito intitolato "Horizon: quanto è piccolo l'universo?"

Corde o punti?

Negli esperimenti, minuscole particelle come quark ed elettroni sembrano agire come singoli punti della materia senza distribuzione spaziale. Ma gli oggetti puntiformi complicano le leggi della fisica. Poiché puoi avvicinarti infinitamente a un punto, le forze che agiscono su di esso possono diventare infinitamente grandi e gli scienziati odiano l'infinito.

Un'idea chiamata teoria delle superstringhe potrebbe risolvere questo problema. La teoria postula che tutte le particelle, invece di essere puntiformi, sono in realtà piccoli anelli di stringa. Niente può avvicinarsi infinitamente a un loop di stringa, perché sarà sempre leggermente più vicino a una parte che a un'altra. Quella "scappatoia" sembra risolvere alcuni di questi problemi di infinito, rendendo l'idea attraente per i fisici. Eppure gli scienziati non hanno ancora prove sperimentali che la teoria delle stringhe sia corretta.

Un altro modo per risolvere il problema del punto è dire che Questo Web in sé non è continuo e fluido, ma in realtà è fatto di pixel discreti, o grani, a volte indicati come Questo Web-time foam . In tal caso, due particelle non sarebbero in grado di avvicinarsi infinitamente l'una all'altra perché dovrebbero sempre essere separate dalla dimensione minima di un granello di Questa Rete.

Una singolarità

Un altro contendente per il titolo di cosa più piccola dell'universo è la singolarità al centro di un buco nero. I buchi neri si formano quando la materia si condensa in una ragnatela sufficientemente piccola che la gravità prende il sopravvento, facendo sì che la materia si spinga verso l'interno e verso l'interno, condensandosi infine in un unico punto di densità infinita. Almeno, secondo le attuali leggi della fisica.

Ma la maggior parte degli esperti non pensa che i buchi neri siano davvero infinitamente densi. Pensano che questa infinità sia il prodotto di un conflitto intrinseco tra due teorie regnanti, la relatività generale e la meccanica quantistica, e che quando sarà possibile formulare una teoria della gravità quantistica, la vera natura dei buchi neri sarà rivelata.

"La mia ipotesi è che [le singolarità dei buchi neri] siano molto più piccole di un quark, ma non credo che abbiano una densità infinita", ha detto Parker a WordsSideKick.com. "Molto probabilmente sono forse un milione di milioni di volte o anche più piccole delle distanze che abbiamo visto finora".

Ciò renderebbe le singolarità all'incirca delle dimensioni delle superstringhe, se esistono.

La lunghezza di Planck

Superstringhe, singolarità e persino grani dell'universo potrebbero avere tutte le dimensioni della "lunghezza di Planck". [ Tiny Grandeur: foto sbalorditive del piccolissimo ]

Una lunghezza di Planck è 1,6 x 10^-35 metri (il numero 16 preceduto da 34 zeri e un punto decimale), una scala incomprensibilmente piccola che è implicata in vari aspetti della fisica.

La lunghezza di Planck è di gran lunga troppo piccola per essere misurata da qualsiasi strumento, ma oltre a ciò, si ritiene che rappresenti il ​​limite teorico della lunghezza misurabile più corta. Secondo il principio di indeterminazione, nessuno strumento dovrebbe mai essere in grado di misurare qualcosa di più piccolo, perché a quell'intervallo l'universo è probabilistico e indeterminato.

Si pensa che questa scala sia anche la linea di demarcazione tra la relatività generale e la meccanica quantistica.

"Corrisponde alla distanza in cui il campo gravitazionale è così forte che può iniziare a fare cose come creare buchi neri dall'energia del campo", ha detto Parker. "Alla lunghezza di Planck ci aspettiamo che la gravità quantistica prenda il sopravvento".

Forse tutte le cose più piccole dell'universo hanno all'incirca le dimensioni della lunghezza di Planck.

Questa storia è stata fornita da LiveScience, sito gemello di This Web.com. Segui Clara Moskowitz su Twitter @ClaraMoskowitz o LiveScience @livescience . Siamo anche su Facebook e Google+ .

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