La materia e l’energia oscura sono due concetti strettamente legati alla fisica moderna, ma ancora poco compresi dalla comunità scientifica e dal pubblico in generale.
In questo articolo cercheremo di spiegare cosa sono, come sono stati scoperti e qual è la loro importanza per la nostra comprensione dell’universo.
La materia oscura è una forma di materia che non interagisce con la luce o con altre forme di radiazione elettromagnetica. Ciò significa che non è possibile osservarla direttamente, ma solo dedurne l’esistenza dall’effetto gravitazionale che esercita sugli oggetti circostanti. La sua esistenza è stata proposta per la prima volta negli anni ’30 dallo svizzero Fritz Zwicky, che notò delle anomalie nelle orbite delle galassie nel cluster Coma Berenices. La quantità di materia “visibile” all’interno del cluster non era sufficiente a giustificare la gravità necessaria per mantenere le galassie in orbita, quindi Zwicky ipotizzò l’esistenza di materia invisibile che esercitava forze gravitazionali. Negli anni ’70, gli astronomi notarono le stesse anomalie in altre parti dell’universo, portando alla diffusa accettazione dell’esistenza della materia oscura.
Attualmente, gli scienziati non sanno di che cosa sia fatta la materia oscura, ma hanno alcune ipotesi. Una teoria è che sia costituita da particelle subatomiche ancora sconosciute, mentre un’altra teoria suggerisce che possa essere costituita da buchi neri primordiali, ovvero buchi neri formatisi poco dopo il Big Bang. La ricerca sulla materia oscura è ancora in corso, ma gli scienziati sperano che la sua scoperta possa aiutare a risolvere alcune delle domande più importanti della fisica moderna, come la natura della materia e dell’energia dell’universo.
L‘energia oscura, invece, è un concetto relativamente più recente, scoperto solo alla fine degli anni ’90. È una forma di energia che permea tutto lo spazio e sembra avere effetti contrari alla gravità, ovvero sembra accelerare l’espansione dell’universo anziché rallentarla. La sua scoperta è stata un evento rivoluzionario nella cosmologia, poiché ha portato a una rivisitazione della nostra comprensione dell’universo e delle sue origini.
Le teorie
Ci sono diverse teorie che cercano di spiegare la natura dell’energia oscura, ma attualmente nessuna di queste teorie ha fornito una risposta soddisfacente. Alcune delle teorie più accreditate includono la teoria della costante cosmologica di Einstein, la teoria delle quintessenze, la teoria della gravità modificata e la teoria delle perturbazioni quantistiche. Tuttavia, tutte queste teorie hanno limiti e nessuna è stata ancora confermata sperimentalmente.
La teoria della costante cosmologica di Einstein è stata proposta da Albert Einstein nel 1917. Secondo questa teoria, l’energia oscura sarebbe generata da una costante cosmologica, una costante presente nelle equazioni della relatività generale che descrive l’espansione dell’universo. Tuttavia, questa teoria non spiega la quantità osservata di energia oscura e la sua natura.
La teoria delle quintessenze, invece, propone l’esistenza di un campo di energia oscura in grado di generare una forza repulsiva. Questo campo sarebbe costituito da particelle che interagiscono con la gravità, ma che non sono ancora state scoperte. Anche questa teoria ha alcuni limiti, tra cui la difficoltà di spiegare la quantità osservata di energia oscura.
La teoria della gravità modificata, invece, propone di modificare le leggi della gravità per spiegare l’espansione accelerata dell’universo. Questa teoria è stata proposta come alternativa alla teoria delle quintessenze, ma al momento non ci sono evidenze sperimentali a sostegno di questa teoria.
Infine, la teoria delle perturbazioni quantistiche propone che l’energia oscura sia causata da fluttuazioni quantistiche dell’energia del vuoto. Secondo questa teoria, le fluttuazioni dell’energia del vuoto potrebbero generare una forza repulsiva, spiegando l’espansione accelerata dell’universo. Tuttavia, anche questa teoria ha alcuni limiti, tra cui la difficoltà di spiegare la quantità osservata di energia oscura.
La scoperta dell’energia oscura ha portato a importanti sviluppi nella cosmologia e nella fisica teorica.
La sua esistenza suggerisce che l’universo è costantemente in espansione accelerata e che ci sono forze che non conosciamo ancora che lo spingono in questo senso. Ciò implica anche che la materia “visibile” che possiamo vedere rappresenta solo una piccola frazione dell’intera materia presente nell’universo, mentre la maggior parte sarebbe costituita da materia oscura e energia oscura.
La materia oscura e l’energia oscura sono ancora poco conosciute e rappresentano alcune delle più grandi sfide della fisica moderna. Gli scienziati stanno ancora cercando di capire le proprietà di queste due forme di materia ed energia che sembrano costituire la maggior parte dell’universo. Studiando l’effetto della materia e dell’energia oscura sulla formazione delle galassie e sulla loro distribuzione nell’universo, gli scienziati sperano di comprendere meglio la natura dell’universo stesso.
Nonostante i progressi della scienza, l’origine e la natura dell’universo restano ancora un mistero. Tuttavia, le scoperte sulla materia e sull’energia oscura ci stanno portando sempre più vicino alla comprensione della struttura e dell’evoluzione dell’universo.
PER APPROFONDIRE
No, non abbiamo trovato la materia mancante dell’universo. O forse sì?