Qual è il multiverso?

Stiamo parlando di multiversi, quindi conosci il trapano: immagina di essere te ma invece di mangiare una mela come spuntino oggi, hai mangiato un pezzo di pizza. Oppure immagina di non essere te stesso perché i protoni non funzionano allo stesso modo in cui sei "tu", e gli atomi non si formano e tutto l'universo è senza vita e strano. Oppure immagina qualsiasi cosa, perché quando parliamo del multiverso, ci troviamo spesso a ripassare queste infinite possibilità di esistenza. Che è bello e buono; il multiverso riguarda questi mondi "alternativi". Ma è anche un canale della fisica che potrebbe rispondere ad alcune domande serie, pur suscitando dure critiche da parte degli scettici.

Per prima cosa, parliamo dell'ascesa alla popolarità del multiverso e del perché è così impopolare tra alcuni scienziati che sostengono che sia più filosofia che scienza. Inizieremo con il Modello Standard della fisica delle particelle, che è fondamentalmente il modello accettato della materia e delle forze fondamentali che esistono nell'universo. A questo punto, li abbiamo visti tutti: le particelle di materia (inclusi oggetti come elettroni e protoni) e le quattro forze con cui interagiscono.

L'unica discrepanza che abbiamo avuto con il modello standard è che, mentre sappiamo che le particelle hanno massa, non siamo riusciti a capire come sia stata ottenuta quella massa. Quando gli scienziati hanno osservato il bosone di Higgs nel 2012 durante gli esperimenti al Large Hadron Collider, l'ultimo pezzo del puzzle del modello standard è scivolato al suo posto: il campo di Higgs, che comprende una zuppa di bosoni di Higgs, consente alle particelle di guadagnare massa. Abbiamo festeggiato tutti perché la scienza è stata scoperta e tutti potrebbero tornare a casa a riflettere su questioni più importanti, come se Lady Mary potesse gestire Downton Abbey da sola e lasciare fuori i fastidiosi corteggiatori.

Immagino che tu abbia già stabilito che la scienza non è risolta e che i Lotharios alla vaniglia continuano a bombardare Mary ogni settimana. Perché mentre il modello standard funziona alla grande per quello che abbiamo osservato, possiede ancora dei buchi enormi e spalancati. Ed è come gli scienziati spiegano quei buchi che ci imbattiamo nell'idea del multiverso. Esaminiamo quindi alcune di queste lacune, per vedere perché un multiverso potrebbe iniziare a suonare attraente.

Ci sono alcune grandi cose a cui il modello standard non risponde. Come come funziona la gravità all'interno del Modello Standard e come le altre tre forze fondamentali potrebbero essere unite in una sola. Un'altra domanda in sospeso è che l'universo è in gran parte costituito da materia oscura ed energia; non siamo mai stati in grado di osservare cosa sia quella misteriosa materia "altra". Il terzo è che mentre abbiamo visto il bosone di Higgs negli esperimenti con LHC, lo abbiamo osservato a una massa che non aveva molto senso. Avrebbe dovuto essere estremamente grande; in realtà era abbastanza leggero [fonte: Fermilab]. Ora tu o io -- supponendo che tu non sia un fisico di fama mondiale, e se lo sei per favore identifichi te stesso -- probabilmente stiamo pensando: "Peccato. Sembra che il modello standard non sia così standard, o molto di un modello . Torna al tavolo da disegno per creare il modello standard alternativo che spieghi effettivamente le cose."

Ricordiamo, tuttavia, che il Modello Standard è effettivamente confermato; in altre parole, tutto ciò che il Modello Standard ha previsto è stato osservato. Il modello standard, a quanto pare, non ha bisogno di essere scartato; abbiamo "solo" bisogno di capire la fisica che non spiega.

Siamo in un momento affascinante per esaminare cosa si nasconde oltre il Modello Standard, grazie al Large Hadron Collider. L'LHC funziona schiacciando i protoni insieme a velocità enormi, quasi la velocità della luce. (Ecco perché li chiamano acceleratori di particelle.) Quando i protoni si scontrano, si verifica un Big Bang su piccola scala che riproduce le condizioni subito dopo l'inizio del nostro universo. Possiamo studiare i detriti che volano da questi colpi di protoni per vedere se riusciamo a trovare particelle che potrebbero andare oltre il modello standard, dandoci un'idea migliore di come rispondere alle domande che il modello non fa.

Ricordi come abbiamo detto che dovremmo ringraziare il Large Hadron Collider per aver fornito un momento così fertile per la fisica delle particelle? Alcuni scienziati sono più propensi a brontolare un "grazie per niente" al vecchio LHC. Perché al di là dell'Higgs, non ha trovato nulla. Il che è un grosso problema, perché un'idea ampiamente accettata per riempire i buchi del modello standard era l'idea della supersimmetria. In breve, la supersimmetria diceva che per ogni particella conosciuta di massa o forza, c'era un superpartner ancora invisibile che era molto più pesante.

La supersimmetria presenterebbe una soluzione elegante e naturale a tutta una serie di domande sul modello standard. Presenta un valido candidato per la materia oscura (sotto forma di un superpartner), spiega le discrepanze di massa e potrebbe persino unificare le tre forze con un'unica alta energia [fonte: Schwartz ]. Sfortunatamente, l'LHC non ha ancora trovato un solo superpartner, anche se dovremmo davvero trovarne alcuni con la stessa massa dell'Higgs. In effetti, non abbiamo trovato alcuna prova per la supersimmetria, punto.

È qui che entra in gioco il multiverso. È l'ennesima estensione del Modello Standard che cerca di spiegare alcune delle domande persistenti a cui il Modello Standard non è realmente progettato per rispondere. E ragazzo, è controverso.

In sostanza, il concetto di multiverso (e ce n'è più di uno) dice che questo non è l'unico universo nel cosmo. Anche se le cose potrebbero funzionare in un modo nel nostro piccolo angolo, ciò non garantisce in alcun modo che ci sia un ordine naturale e costante che comprenda la Fisica con la P maiuscola.

Queste idee multiverso assumono una miriade di forme diverse. Forse viviamo in un universo sopra un universo sopra un universo, e così via nell'infinito. Forse viviamo in un universo "tascabile" in un campo infinito di universi. Forse viviamo anche in un universo di universi in cui può verificarsi qualsiasi possibile risultato di qualsiasi cosa, perché tutte le probabilità esistono nel loro stesso universo. In ogni contesto, il multiverso include un punto cruciale: siamo un incidente. Il nostro universo non è stato appositamente sintonizzato per avere le costanti giuste che rendono possibile la nostra esistenza - e l'esistenza di tutto. Invece è solo una probabilità statistica che in un numero infinito di universi, uno di questi ne esca come il nostro, con particelle che possono aggregarsi per formare atomi, molecole, erba, aria, stelle, portafortuna e persone.

Molti fisici trovano desolante questa prospettiva. Perché studiare l'universo se non c'è niente da scoprire? Se non è altro che una coincidenza statistica che il nostro mondo funziona come funziona, cosa c'è di così eccitante nel cercare di capire a quale energia si uniscono le forze? È solo un numero. Ma al di là delle fantastiche ragioni per diffidare del multiverso, alcuni fisici sostengono che sia una scienza assolutamente irresponsabile, dal momento che non è stata vista e nessuno può dimostrarlo.

Naturalmente, la scienza si basa spesso su grandi domande che non sono sempre facilmente verificabili; è completamente giusto. Non possiamo semplicemente elaborare idee basate sui fatti, altrimenti non ci sarebbe mai una scintilla di creatività a spingerci oltre ciò che già sappiamo. Ma gli scienziati fanno affidamento sul movimento verso la ricerca di ipotesi verificabili, altrimenti siamo in un altro regno - oserei dire, universo - chiamato filosofia.

Che è esattamente ciò che alcuni fisici trovano così sconvolgente riguardo al multiverso e ad altri doozies apparentemente non verificabili come la teoria delle stringhe, con le sue molteplici dimensioni che non abbiamo speranza di vedere. (O sentimento. O udito. Hai capito.) Se non possiamo metterli alla prova, non sono altro che idee teoriche, relegate a discussioni sul "e se" durante la cena.

Naturalmente, molte importanti teorie scientifiche non sembrano essere facilmente verificabili all'inizio. Il problema con i multiversi è che ci richiede di smettere di guardare le cose che possiamo vedere e provare a esplorare ciò che non possiamo vedere [fonte: Frank ]. Il tentativo di svelare il mistero di ciò che possiamo osservare, direbbero alcuni, è molto più importante che inseguire le cose ipotetiche che non abbiamo speranza di scoprire.

Nota dell'autore: cos'è il multiverso?

Come potresti essere in grado di dire, il concetto di multiverso si sta polarizzando selvaggiamente nella comunità dei fisici. Nelle fonti, vedrai esempi di persone che lo amano e allo stesso tempo lo detestano, e ti incoraggio a leggere entrambi i lati dell'argomento.

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