Questa è una certezza virtuale, anche nel vuoto la materia è una; e se non lo vediamo è perché siamo accecati .” (David Bohm)
“Lo spazio non è vacuo. È pieno, opposto al vuoto, ed è il terreno per l’esistenza di ogni cosa. L’universo non è separato da questo mare cosmico di energia”
Indice
Il vuoto cosmico
Recenti simulazioni cosmologiche di alta precisione, progettate con l’obiettivo di esplorare le proprietà e l’evoluzione del vuoto cosmico, hanno fornito risultati sorprendenti che sfidano le nostre comprensioni precedenti. Contrariamente alle aspettative consolidate, i nostri dati indicano che i vuoti cosmici non sono affatto isolati e statici, ma piuttosto dinamici e in continua interazione con l’ambiente circostante. Si è scoperto che queste regioni non sono immuni a flussi significativi di materia nel corso della storia cosmica.
In particolare, la nostra analisi ha rivelato che, in media, circa il 10% della massa presente nei vuoti a un redshift di z ∼ 0 proviene da regioni di alta densità. Questo valore raggiunge addirittura il 35% per una frazione considerevole di vuoti. Ancora più interessante è il fatto che oltre la metà della massa che entra nei vuoti rimane confinata al loro interno per periodi di tempo straordinariamente lunghi, dell’ordine dei 10 miliardi di anni.
Questo fenomeno suggerisce che una parte significativa del gas che troviamo all’interno dei vuoti potrebbe originarsi in ambienti densamente popolati come ammassi di galassie e filamenti cosmici. Qui, il gas avrebbe potuto subire un processo di pre-elaborazione prima di essere espulso o trasferito nei vuoti, portando a una redistribuzione dinamica della materia a scala cosmica.
Queste nuove scoperte rappresentano una svolta nella nostra comprensione della formazione e dell’evoluzione dei vuoti cosmici, sollevando interrogativi fondamentali sulla dinamica e l’origine del gas all’interno di queste immense regioni. Inoltre, questi risultati sfidano l’idea tradizionale dei vuoti cosmici come ambienti statici e incontaminati, aprendo nuovi orizzonti di ricerca e stimolando la riconsiderazione dei modelli teorici esistenti.
Abbiamo già analizzato nel precedente articolo (qui) come sia strutturato l’universo. L’universo che abbiamo esaminato è solo il 5% di quello che è il realtà l’universo; il restante 95% è composto da materia oscura e da energia oscura .A mappare l’universo e nello specifico questa materia oscura di cui sarebbe composto per la maggiorparte l’universo ci ha pensato il Desi (Dark Energy Spectroscopy Instrument). Il Desi è attivo da un anno.
Nell’immagine come si può notare viene messo in evidenza che i filamenti blu rappresentano la materia quindi gli ammassi e superammassi di galassie tenuti insieme dalla materia oscura mentre gli spazi vuoti tra i filamenti sono i vuoti cosmici .Si ritiene che questi vuoti cosmici abbiano delle dimensioni che variano da 11 a 150 megapersec, quelli particolarmente grandi vengono chiamati supervuoti. Un vuoto cosmico quindi è un’ampia regione dello spazio che contiene pochissima materia.
Il vuoto di Bootes
Il vuoto di Bootes, viene chiamato anche “grande vuoto”, per i suoi 330 milioni di anni luce di estensione. Il vuoto di Bootes è stato scoperto per via di ricerche fatte sulla distribuzione delle galassie all’ interno dell’universo stesso. Questa regione però non è deserta le galassie sono in numero inferiore ma ci sono comunque. Questi vuoti cosmici non sono completamente vuoti; contengono materia oscura, gas intergalattico e qualche galassia isolata, ma la loro densità è significativamente inferiore alla media cosmica.
Non esiste un vuoto assoluto anche perché è presente la radiazione di fondo che è il residuo del big bang. Sono state formulate diverse teorie e simulazioni sulla formazione dei vuoti cosmici e stanno dando vita alla teoria che viene chiamata “teoria della struttura a schiuma cosmica”, dove i vuoti formano “le bolle” in una rete complessa di materia.
Il vuoto quantistico
Cosi come per il vuoto cosmico, dimensioni immensamente grandi, anche nel vuoto quantistico, dimensioni infinitamente piccole, nascono e muoiono, continuamente particelle e fotoni e questo fenomeno viene chiamato fluttuazione quantistica del vuoto. Il vuoto non può essere un valore preciso tipo 0, ma un numero un numero vicino allo zero, questo è stabilito per il principio di indeterminazione di Hesinberg. Possiamo definire la fluttuazione quantistica del vuoto come un fenomeno previsto dalla meccanica quantistica che osserva e descrive dei continui cambiamenti temporanei nello stato di energia dello spazio vuoto.
Attraverso questo fenomeno ovvero tramite le fluttuazioni quantistiche del vuoto verrebbero consentite la creazione di quelle che vengono chiamate coppie virtuali particella -antiparticella .Queste coppie di particelle nascono e muoiono in tempi brevissimi, ovvero si annichilano in una frazione infinitesimale di secondo, senza violare la conservazione dell’energia, perché la durata della loro esistenza è inversamente proporzionale alla quantità di energia coinvolta.
Possiamo dire che vengono fabbricate per poi svanire istantaneamente, questo si ripete in modo continuo. Va ricordato e sottolineato che le particelle virtuali sono entità teoriche nella fisica quantistica non sono osservabili direttamente ma si possono notare e osservare in fenomeni fisici come l’effetto Casimir e l’energia del vuoto. Le principali caratteristiche delle Particelle Virtuali sono:
- Breve Durata: Le particelle virtuali esistono solo per un tempo molto breve, che è inversamente proporzionale all’energia della particella, come descritto dal principio di indeterminazione.
- Indeterminazione: A causa della loro breve durata, le particelle virtuali violano temporaneamente la conservazione dell’energia, ma in un modo che è permesso dalla meccanica quantistica, a condizione che esistano per un periodo di tempo molto breve.
- Interazione: Le particelle virtuali mediano le interazioni tra le particelle reali attraverso lo scambio di forze fondamentali, come la forza elettromagnetica, la forza nucleare forte e la forza nucleare debole.
Effetto Casimir
L’effetto Casimir è un fenomeno fisico che si verifica nel vuoto quantistico .Fu teorizzato da Hendrick Casimir nel 1948 .La causa dell’effetto Casimir è l’energia di punto zero, che èl’energia di residua presente nel vuoto anche quando tutte le altre energie vengono rimosse. Questa energia di punto zero è associata alle particelle virtuali che emergono e scompaiono continuamente a causa delle fluttuazioni quantistiche. Inoltre ricordiamo che nel 1996 Lamoreaux dimostra le fluttuazioni quantistiche .
Estrarre energia dal vuoto e il teletrasporto quantistico
Masahiro Hotta, 2008, ha redatto uno studio secondo il quale è possibile estrarre energia dal vuoto, o per meglio dire usando l’entanglement quantistico, ma due ulteriori studi ne hanno dimostrato la fattibilità. Possiamo affermare che per il teletrasporto quantistico sono necessari due elementi l’energia del vuoto e l’entanglement. Il protocollo di Hotta è stato dimostrato quindi da La flame nel 2022 ed è stato dimostrato anche usando un pc quantistico e Hotta lo propone anche per una rete internet quantistica.
Conclusione
In conclusione, possiamo affermar che il vuoto quantistico e il vuoto cosmico rappresentano due dei concetti più affascinanti e misteriosi della fisica moderna. Il vuoto quantistico, con la sua effervescenza di particelle virtuali che appaiono e scompaiono in un istante, sfida la nostra comprensione tradizionale del nulla, offrendo una finestra sulle leggi fondamentali che governano l’universo a livello microscopico. D’altra parte, il vuoto cosmico, vasto e apparentemente vuoto, è tutt’altro che inerte, influenzando l’espansione dell’universo e potenzialmente nascondendo i segreti dell’energia oscura.
Entrambi i tipi di vuoto sono essenziali per la nostra ricerca di una teoria unificata che possa spiegare le forze fondamentali della natura in un unico quadro coerente. Mentre gli scienziati continuano a esplorare questi concetti, possiamo solo immaginare quali nuove scoperte ci attendono nel profondo tessuto dello spazio e del tempo. Il vuoto, sia quantistico che cosmico, è un promemoria umile e potente che molto di ciò che consideriamo vuoto è, in realtà, pieno di potenzialità e mistero.
Fonti
- Vuoto (astronomia) – Wikipedia. https://it.wikipedia.org/wiki/Vuoto_%28astronomia%29
- Evoluzione dell’Universo, un aiuto dai vuoti cosmici – Global Science. https://www.globalscience.it/30020/evoluzione-delluniverso-un-aiuto-dai-vuoti-cosmici/
- Cosa sono i vuoti cosmici? – Astronomia e astrofisica. https://www.magnitudine-assoluta.it/2018/04/cosa-sono-i-vuoti-cosmici.html
- Vuoto di Boötes: che cos’è il “buco” anomalo nell’universo. https://aerospacecue.it/vuoto-bootes-che-cose-buco-anomalo-universo/41607/
- https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac2816
- Cos’è il vuoto cosmico? | Passione Astronomia. https://www.passioneastronomia.it/il-vuoto-spiegato/
- https://www.quantamagazine.org/physicists-use-quantum-mechanics-to-pull-energy-out-of-nothing-20230222/
- https://arxiv.org/abs/2203.16269
- https://arxiv.org/abs/2301.02666
- https://arxiv.org/abs/0803.2272
- https://arxiv.org/abs/1008.0188
