Wormhole: il progetto teorico per crearne uno

Viaggiare da una parte all’altra dell’universo in pochi istanti è da sempre un sogno dell’umanità. L’idea affascinante che si cela dietro a questa possibilità è il wormhole: un tunnel teorico attraverso lo spazio-tempo, capace di collegare due punti lontanissimi dell’universo. In teoria, un wormhole permetterebbe di compiere in pochi secondi un viaggio che, con i mezzi convenzionali, richiederebbe migliaia di anni.

Thank you for reading this post, don't forget to subscribe!Thank you for reading this post, don't forget to subscribe!

Recentemente, un gruppo di fisici teorici ha pubblicato su arXiv un nuovo studio che propone una possibile procedura – rigorosamente teorica – per costruire un wormhole stabile e funzionale, anche se solo per un tempo limitato. Il progetto si basa su elementi esotici come buchi neri carichi e stringhe cosmiche, sfruttando le leggi della relatività generale.

Anche se non siamo ancora pronti a costruire un portale interstellare nel nostro garage, la ricerca suggerisce che, almeno dal punto di vista matematico, i wormhole non sono impossibili. Vediamo nel dettaglio come potrebbe funzionare questa incredibile impresa cosmica.

Wormhole e spazio-tempo: cos’è davvero un cunicolo cosmico?

Il concetto di wormhole nasce dalle soluzioni alle equazioni della relatività generale di Einstein. Si tratta di un “ponte” teorico nello spazio-tempo, che collega due regioni distanti attraverso una sorta di tunnel. Se fosse stabile, questo tunnel permetterebbe il passaggio istantaneo da un punto all’altro dell’universo, violando le distanze cosmiche che oggi sembrano insormontabili.

Visualizzare un wormhole è semplice: immagina un foglio di carta con due punti tracciati sopra. Se pieghi il foglio in modo che i due punti combacino, hai accorciato la distanza tra loro. Questo è, in sostanza, il principio su cui si basa un wormhole: piegare lo spazio-tempo per annullare le distanze.

Il problema fondamentale, però, è la stabilità. Le equazioni suggeriscono che i wormhole tenderebbero a collassare istantaneamente sotto il minimo disturbo, come il passaggio di una particella. Per renderli attraversabili, occorre trovare un modo per tenerli aperti e contrastare questa tendenza naturale al collasso.

Il problema dell’instabilità dei wormhole: la massa negativa

Il motivo per cui i wormhole collassano è semplice: la gravità tende a chiudere il tunnel. Per tenerlo aperto, serve un’energia che agisca in senso opposto, una sorta di “antigravità”. Ed è qui che entra in gioco la massa negativa, un concetto ipotetico della fisica teorica.

La massa negativa, se esistesse, avrebbe un comportamento opposto a quello della materia ordinaria: verrebbe respinta da oggetti con massa positiva, creando così un effetto stabilizzante nel tunnel del wormhole. In teoria, potrebbe impedire che il tunnel si chiuda, rendendolo attraversabile.

Purtroppo, nessuna prova sperimentale dimostra l’esistenza della massa negativa. Si tratta, almeno per ora, di una costruzione teorica utile nei modelli matematici ma ancora priva di riscontro fisico. Ecco perché i ricercatori hanno esplorato alternative più “concrete” per stabilizzare i wormhole.

Wormhole tra buchi neri, buchi bianchi e cariche elettriche

Bucare l’universo: wormhole tra buco nero e buco bianco

Una proposta classica per costruire un wormhole prevede l’unione tra un buco nero e un buco bianco. Il primo è una regione da cui nulla può uscire, nemmeno la luce; il secondo, invece, è una struttura teorica da cui nulla può entrare. Collegando le due, si otterrebbe un tunnel da attraversare.

Questa configurazione, nota anche come “ponte di Einstein-Rosen”, è affascinante ma puramente teorica. I buchi bianchi non sono mai stati osservati, e le leggi della termodinamica suggeriscono che non potrebbero nemmeno esistere. Restano quindi un’ipotesi matematica senza corrispettivo nella realtà.

Per questo motivo, i fisici hanno cercato un’alternativa più plausibile. Ed è qui che entrano in gioco i buchi neri carichi, che potrebbero offrire una nuova strada per creare un wormhole stabile.

Buchi neri carichi: un ponte più plausibile per i wormhole

Un buco nero carico è un oggetto che possiede, oltre alla massa, una carica elettrica. Questa peculiarità altera profondamente la geometria del suo spazio-tempo interno, rendendolo più complesso e, potenzialmente, più adatto a fungere da passaggio tra due regioni distanti.

Un wormhole potrebbe quindi essere realizzato collegando due buchi neri con cariche opposte. Il problema, però, è che questi oggetti si attraggono sia per via della gravità che delle forze elettriche. Se si avvicinano troppo, si fondono in un unico buco nero instabile e inutilizzabile.

Serve quindi un meccanismo per mantenere i due buchi neri a distanza fissa, impedendo loro di collassare l’uno sull’altro. Ed è qui che entra in gioco una delle ipotesi più esotiche della fisica: le stringhe cosmiche.

Stabilizzare un wormhole con le stringhe cosmiche

Cosa sono le stringhe cosmiche?

Le stringhe cosmiche sono oggetti ipotetici teorizzati dalla fisica delle alte energie. Si tratta di difetti topologici dello spazio-tempo, simili alle crepe che si formano nel ghiaccio che si congela, generatisi forse nelle primissime frazioni di secondo dopo il Big Bang.

Anche se hanno uno spessore minore di un atomo, queste stringhe sarebbero più dense di intere montagne, capaci di tagliare la materia come una lama. Si muovono a velocità prossime a quella della luce e potrebbero attraversare il cosmo in lunghi filamenti invisibili.

Nonostante non siano mai state osservate, le stringhe cosmiche non violano alcuna legge fisica nota. La loro esistenza è compatibile con diverse teorie del tutto e modelli cosmologici. Se esistessero, sarebbero strumenti perfetti per costruire e stabilizzare un wormhole.

Tensione cosmica: come le stringhe tengono aperto un wormhole

La caratteristica fondamentale delle stringhe cosmiche è la loro tensione estremamente elevata. Se fissiamo una stringa cosmica ai bordi esterni dei due buchi neri carichi, questa agisce come un cavo sotto tensione: mantiene gli oggetti fermi, impedendo loro di attrarsi o fondersi.

In questo modo, le stringhe cosmiche risolvono uno dei principali problemi nella costruzione di un wormhole: la stabilità delle due estremità. La loro tensione funziona come una forza elastica che bilancia le attrazioni gravitazionali ed elettromagnetiche.

È come avere due squadre che giocano a tiro alla fune da lati opposti dell’universo. Le stringhe mantengono il sistema in equilibrio e impediscono il collasso delle entrate del wormhole.

Prevenire il collasso interno del wormhole: la stringa ad anello

Energia negativa grazie alle vibrazioni delle stringhe

Anche se le estremità del wormhole sono stabili, rimane il problema centrale: il collasso del tunnel interno non appena viene attraversato. Per risolverlo, entra in scena una seconda stringa cosmica, questa volta chiusa in un anello che circonda il tunnel.

Quando una stringa cosmica si chiude in un cerchio, subisce un cambiamento: comincia a vibrare, interagendo con la curvatura dello spazio-tempo. Se le vibrazioni sono “accordate” alla frequenza giusta, possono generare energia negativa, agendo come massa negativa all’interno del tunnel.

Questa configurazione permetterebbe di stabilizzare temporaneamente l’interno del wormhole, rendendolo abbastanza stabile da permettere il passaggio di messaggi o persino di oggetti materiali.

Una soluzione temporanea, ma funzionale

I fisici sottolineano che questa non è una soluzione permanente. Con il tempo, le vibrazioni della stringa rilascerebbero energia, accumulando massa che farebbe restringere la corda stessa. Il risultato finale sarebbe il collasso naturale del wormhole.

Tuttavia, anche un wormhole instabile, se rimane aperto per un tempo sufficiente, potrebbe rivoluzionare la comunicazione interstellare. Immagina inviare un segnale a una stella distante anni luce e ricevere risposta in pochi secondi.

Quanto è vicina alla realtà la costruzione di un wormhole?

Una guida teorica per costruire un wormhole oggi

La recente pubblicazione su arXiv non è fantascienza: si tratta di un vero studio scientifico che fornisce una guida dettagliata per costruire un wormhole con gli strumenti concettuali della fisica moderna. La combinazione di buchi neri carichi e stringhe cosmiche è teoricamente coerente e possibile – sebbene al momento irrealizzabile.

È importante notare che nessun elemento della guida viola le leggi della fisica conosciute. Tutti gli ingredienti esistono almeno nei modelli teorici. Se un giorno riusciremo a identificare o creare anche solo uno di questi elementi, potremmo iniziare a testare seriamente la costruzione di wormhole.

Conclusione: La strada è lunga, ma non impossibile

Siamo ancora lontani dal costruire un vero wormhole. Ma oggi ne comprendiamo meglio il funzionamento e sappiamo che la teoria lo permette. I prossimi decenni, con i progressi della fisica quantistica e dell’astrofisica, potrebbero portare scoperte oggi inimmaginabili.

Forse tra un secolo, viaggiare attraverso lo stesso non sarà più un’idea da film, ma una realtà scientifica. La prima porta verso un universo davvero esplorabile.

Fonte scientifica: arxiv

Hai ancora un minuto…

Se hai trovato l’articolo utile e informativo sostienici! Il tuo supporto è fondamentale per permetterci di continuare a pubblicare contenuti di alta qualità. Puoi donare online tramite PayPal o carta di credito.

Grazie!