Quando le costanti non sono più costanti

Una delle costanti fondamentali della fisica sembra non essere più tale. Se fosse vero, a parte altri enormi cambiamenti teorici e pratici, le possibilità di vita nell’Universo cambierebbero in modo drastico.

Una delle basi fondamentali della fisica è che le sue leggi siano verificate in ogni parte dell’Universo. Cosa succederebbe se questo risultasse non perfettamente vero? La domanda ha da molto tempo incuriosito e preoccupato i fisici, ma ancora non si avevano segni tangibili di possibili variazioni da luogo a luogo o da tempo a tempo. La teoria è comunque andata avanti e ha già descritto possibili scenari legati alla non costanza di certe costanti (scusate il gioco di parole). In fondo, le nuovissime teorie delle stringhe e dei multi-universi tengono proprio conto di queste ipotesi. Tuttavia, una cosa era la teoria e un’altra l’evidenza osservativa.

La nuova ricerca presentata da un gruppo di scienziati dell’Università del Nuovo Galles del Sud (Australia) e di Cambridge (Inghilterra) ha aperto una crepa in questa tranquillità. Una delle costanti fondamentali della fisica, la costante di struttura fine, indicata con α, sembra variare da luogo a luogo nell’Universo. Questo parametro mette in relazione le principali costanti fisiche dell’elettromagnetismo e caratterizza l’intensità dell’interazione elettromagnetica. Non chiedetemi di più, perché anch’io ho una conoscenza molto aleatoria di queste “faccende”.

Il risultato così sconvolgente deriva dalla misurazione della suddetta costante in circa 300 galassie lontane. La forza dell’elettromagnetismo non è la stessa ovunque e differisce anche da quella terrestre. Essa sembra variare continuamente secondo un asse preferenziale attraverso l’Universo.

Le osservazioni sono state eseguite con il Very large Telescope (VLT) del Cile e con il Keck delle Hawaii. Dopo aver combinato le due serie di osservazioni si è visto che quelle del Keck che scrutavano la parte Nord della sfera celeste ottenevano misure di α che erano più basse di quelle ottenute con il VLT diretto verso l’emisfero sud. La variazione è ovviamente molto debole, circa una parte su 100000 nel nostro Universo Osservabile, ma potrebbe essere molto più grande andando oltre. Si potrebbe dire che ciò che si è ottenuto dipenda solo dal telescopio usato e da particolari problemi tecnici. Questo problema viene del tutto scongiurato dal fatto che le variazioni variano in modo graduale e seguono una direzione unica, sia a nord che a sud. I ricercatori sembrano ben coscienti e sicuri della loro scoperta.

Se tutto ciò fosse vero, bisognerebbe trovare una nuova teoria fisica che spieghi questa non costanza di una costante e ciò potrebbe cambiare di molto le nostre attuali convinzioni.

Solo un paio di implicazioni molto sconvolgenti: se α cambiasse del 4%, la fusione stellare non produrrebbe più carbonio e quindi forme di vita come la nostra non potrebbero esistere. Se diventasse maggiore di 0.1 la stessa fusione stellare diventerebbe impossibile e nessun luogo dell’Universo sarebbe caldo abbastanza per sostenere la vita.

Boh…Stiamo a vedere, sperando che sia nato o che nasca in fretta un nuovo Newton o un nuovo Einstein nel caso si dovessero veramente rivoluzionare le teorie attuali. Per il momento, io non so dirvi di più…

Chi vuole può leggere il lavoro preliminare

I due telescopi usati (Keck e VLT) hanno osservato variazioni significanti …

La figura illustra lo strabiliante risultato. I due telescopi usati (Keck e VLT) hanno osservato variazioni significanti, seppur piccole, nel valore della costante di struttura fine α attraverso osservazioni di galassie lontane. Valori inferiori a quello terrestre a nord e superiori a sud. ( Copyright Dr. Julian Berengut, UNSW, 2010)

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17 Commenti

  1. Per chi dice che ormai la Fisica ha rivelato quasi la totalità delle leggi che governano l’Universo…
    Che argomento affascinante, la non costanza delle costanti..!
    Apre infiniti scenari interpretativi. 🙄

  2. Pur aspettando ulteriori conferme , la cosa sconvolge non poco, caro Enzo, ci vuole davvero un nuovo Einstein per riformulare le teorie, visto che comunque noi esistiamo, il carbonio è ben presente frà le stelle e continuo a credere che un poco di vita ci si comunque lassù.

  3. Beh ma tanto nell’universo a noi visibile, per il solo fatto che riusciamo a vedere le galassie con tutte le loro stelle, vuol dire che la fusione è ancora possibile.
    Quindi la frase “Se diventasse maggiore di 0.1 la stessa fusione stellare diventerebbe impossibile” ha senso solo per la parte di universo che comnuque noi non vediamo?

  4. @enzo
    caro Enzo, il fatto che questa costante di struttura fine sembri variare rispetto a un asse preferenziale mi colpisce molto. Che fine farà la concezione dell’ universo isotropo? Non è che semplicemente si possa considerare il tutto come un effetto del nostro “moto” rispetto alle galassie studiate?
    Un caro saluto
    Vito

  5. @Lampo,
    direi proprio di sì…ma quando le costanti cominciano a variare le cose si complicano non poco. Tra parentesi la suddetta costante è inversamente ptoporzionale alla velocità della luce. Se alfa fosse davvero costante, allora dovrebbe cambiare la velocità…mamma mia…aiuto! E tra non molto torneremo su questo discorso… abbiate pazienza e incrociamo le dita. 😐

  6. @Vito,
    io sono molto dubbioso dei risultati e vorrei avere conferme più convincenti. Anche a me quella direzione della variazione, presa oltretutto con due telescopi diversi, non piace molto. Tuttavia, direi che il moto non dovrebbe entrarci, non essendo quello il movimento che seguiamo tra le galassie. Però potrebbe esserci qualche errore sistematico o cose del genere. Mi ricordo dell’epoca dei pianetoni di Pieter Van de Kamp, in cui molto stelle mostravano un movimento rospetto al baricentro. Si è poi scoperto che era causa del cambiamento dello specchio secondario o qualcosa del genere. Tuttavia, alla fine, i pianetoni si sono trovati! Tra pooco uscirà un articolo sulla fissione nucleare “naturale” e di nuovo si ripiomba sullo stesso problema. Alfa sembra cambiare nel tempo…
    Mah ?! 😕

  7. Mi sembra una notizia di tipo giornalistica.
    La costante di cui si parla, guarda caso è proprio l’INCOSTANTE DI HUBBLE!
    Oggi, con l’aumento di potenza di tutte le strumentazioni, appare sempre più discutibile la cosiddetta “Costante di Hubble” e si entrerebbe in un argomento molto complesso, da trattare separatamente.

  8. E se fosse un errore sitematico? Il fatto che le costanti potessero variare in ipotetici universi paralleli è un conto, ma così è veramente sconvolgente :mrgreen: Spero proprio che si tratti del classico errore sistematico e che si vergogneranno come ladri quando se ne accorgeranno 😈 😈 😈

  9. Scoperta stimolante, se confermata, ma….. Sono un po’ scettico sulla direzione preferenziale esattamente nord-sud…..
    Uno scostamento di una p/100000, non mi stupirebbe se fosse dovuto a un insieme di fattori locali ……

  10. Che dire? aspetto ulteriori verifiche… sarebbe davvero sorprendente se all’interno dello stesso universo certe costanti cambino nello spaziotempo! Forse “Dio non gioca a dadi” perché gli piace di più il poker 🙂

  11. @Enzo
    Adesso la sparo grossa,la butto lì.E se non fosse la costante “a” a variare ma il tempo stesso?Mi spiego ,se la nostra unità di misura del tempo variasse in punti diversi dell’universo?Così da far apparire la costante incostante?
    buona serata

  12. @gimbo
    ma infatti chi ha detto che il tempo è costante? Il tempo come lo concepiamo noi sulla terra è come una freccia laanciata in moto perpetuo, mentre in alcuni punti dell’universo viene curvato proprio come viene curvato anche lo spazio… L’unica cosa certa (fino ad oggi) è che c nel vuoto non cambia, ovvero è costante… anche se “lanciata” da un oggetto in movimento, la velocità della luce sarà sempre quella, non verrà sommata alla velocità della sorgente.
    Quindi, assodato che c non può cambiare, h nemmeno altrimenti cambierebbe la forza di coulomb (gli elettroni “scapperebbero” dagli atomi, o, viceversa, collasserebebro sui nuclei), l’unica cosa che mi viene in mente è la carica dell’elettrone… se cambiasse, cambierebbe anche la carica del protone (uguale in modulo ma contraria)… ma ciò significa cambiare anche gli elementi per come li conosciamo noi… un casino insomma… non credo possa accadere nel “nostro” universo. Forse in quello di George Lucas si però 😀

  13. Ricordo un romanzo di fantascienza letto molti anni fa che si intitolava ” universo inconstante” e che, se ricordo bene, mostrava gli effetti di un universo in cui le “costanti fisiche” come per esempio la velocità della luce non erano identiche dappertutto. Avesse visto giusto?

  14. La costante di struttura fine è da anni al centro di dibattiti e studi soprattutto nel settore della cosmologia.
    Da una parte si tende a “sperare” che non sia costante perchè questo aiuterebbe a spiegare alcune cose e perchè ci costringerebbe ancora di più a rivedere e ridiscutere i nostri modelli teorici.
    Dall’altra fino ad oggi nessuna delle ricerche sembra essere riuscita a dimostrarne l’incostanza in maniera inequivocabile.
    Sull’argomento meglio rimanere in standby e attendere…secondo me entro 10-15 anni avremo dati più certi e forse risposte chiare in tal senso.

    @Marco: il problema non è che se cambia la costante allora bisogna cambiare uno dei parametri che la definiscono.
    Il problema verò è che la definizione stessa di α non convince ormai da molti anni e quindi le variazioni di questo valore aiuterebbe enormemente a capire meglio l’essenza della materia.
    In fisica, come in tutti i rami di ricerca scientifica, per poter avanzare spesso bisogna prima aver demolito l’edificio presente.

  15. In riferimento alla drammaticita’ dell’evento … Mumble Mumble ..il 4% di 137 (e spiccioli) sarebbe circa 5 punti (diventerebbe 132 oppure 142 ). L’evento invece riguarderebbe la variabilita’ della quinta/sesta cifra decimale . Non e’ che mi scuota piu’ di tanto . Quanto poi al ”potrebbe essere anche maggiore”, io ipotizzo che ”potrebbe essere anche minore ovverossia uguale” .
    Saluti

  16. Mi chiedo se calcolando la forza di gravitazione del sole (diciamo valore “x”) e successivamente tentassi di ottenere un valore medio per avere una base di riferimento valida anche al di fuori del nostro sistema solare (diciamo “y”).
    Quindi calcolando la differenza tra il valore “x” e il valore “y” dovrei poter stabilire lo scarto tra la costante spazio/tempo (relativamente al nostro sistema solare) e la costante spazio/tempo (relativa ad un altro sistema solare).
    Dovrei però poi fare un’analisi tenendo presente la teoria della relatività di Einstein. Questo mi porterebbe però anche a dover tener conto delle ultime scoperte in campo di stringhe e fisica quantistica. Poi secondo me, sarebbe sempre utile cercare di vedere il tutto anche in un ottica di tipo ‘olistica’ (nel senso che non tutto ciò che crediamo di vedere si esattamente come lo vediamo). Teniamo anche presente quanto detto e scritto da Max Planck (che non è poco se paragonato alla percentuale di errori che possono essere presente ‘per se’ quando si parla di grandezze, valori relativo al universo).
    Inoltre come disse anche la Hack: tira più un pelo di topa che Agnelli coca

    Tutto questo mio discorso inutile e senza senso è semplicemente per dire che secondo me ha ragione Andrea dicendo che “Sull’argomento meglio rimanere in standby e attendere…secondo me entro 10-15 anni avremo dati più certi e forse risposte chiare in tal senso.”

    Pax et Bonum a tutti!