Un nuovo studio sul Big Bang dai ricercatori della Specola Vaticana

Due ricercatori della Specola Vaticana, l’osservatorio astronomico del Vaticano, hanno proposto una comprensione matematica completamente nuova del momento iniziale del Big Bang. Il nuovo studio, pubblicato lo scorso 15 aprile sulla prestigiosa rivista Physical Review D., è stato condotto dal gesuita padre Gabriele Gionti e don Matteo Galaverni della diocesi di Reggio Emilia-Guastalla, che fra il 2015 e il 2017 è stato vicario parrocchiale a Castelnovo Monti.

Padre Gionti lavora a questo progetto da diverso tempo, in realtà aveva già iniziato ad approfondire questa tecnica ai tempi della tesi di laura presso l’Università “Federico II” di Napoli. Da circa due anni si è aggiunto Don Galaverni. La recente pubblicazione si inserisce all’interno di una più ampia linea di ricerca portata avanti dalla Specola Vaticana in collaborazione con altri membri della comunità scientifica internazionale.

I due ricercatori hanno dimostrato che, contrariamente a quanto gli scienziati credono, il riferimento di Jordan e quello di Einstein non sono sempre matematicamente equivalenti, indicando una nuova promettente tecnica per capire come la gravità si è comportata nei primi istanti dell’universo.

All’inizio dei tempi, si pensa infatti che l’universo si sia espanso in modo esponenziale da uno stato ad altissima densità – “l’inflazione cosmica”. Questo sorprendente fenomeno può essere spiegato supponendo che le leggi della gravità siano molto più complicate in quella fase iniziale, rispetto a come sono descritte dalla relatività generale di Einstein del 1915.

Sono state proposte varie teorie alternative di gravità in cui tale forza varia nello spazio e nel tempo. Una delle più studiate è la teoria di Brans-Dicke, un’approssimazione della tanto ricercata “teoria quantistica della gravità”. La gravità quantistica combinerebbe la relatività generale di Einstein- che descrive il comportamento della materia su larga scala (come gli ammassi di galassie)- con la meccanica quantistica - che descrive la fisica su scale microscopiche (come quelle atomiche e subatomiche).

Eppure la teoria di Brans-Dicke è così difficile da descrivere matematicamente che gli scienziati spesso trasformano le sue complesse equazioni in un riferimento in cui sono molto più facili da risolvere. In questo caso particolare le equazioni vengono trasformate dal più complicato riferimento di Jordan, al più semplice riferimento di Einstein.

Don Galaverni afferma: "Attualmente non si dispone di una teoria di gravità quantistica in grado di combinare la forza gravitazionale a larga scala (la gravità di Einstein, che domina a grandi distanze) con la meccanica quantistica (che studia i fenomeni fisici a livello atomico e subatomico). Per fare calcoli approssimati di gravità quantistica, si usano delle “estensioni” della teoria della gravitazione di Einstein (si chiamano teorie effettive). Per studiare in dettaglio le implicazioni di queste nuove teorie si è soliti trasformarle /mapparle in un'altra teoria matematicamente più semplice da studiare. Il nostro lavoro studia in dettaglio le proprietà matematiche di questo tipo di trasformazioni".

"Conoscere la gravità quantistica  - continua - consentirebbe di conoscere più dettagliatamente i primi istanti dell’universo. Potremmo comprendere, ad esempio, i meccanismi fisici che hanno generato quella fase di espansione esponenziale dell’universo nota come 'inflazione cosmologica'. Quello che abbiamo trovato è inerente alla teoria del Big-Bang che, come teoria, è confermata da molti dati osservativi. Esistono già delle teorie che parlano di una fase dell’universo prima di questa, ma non abbiamo, al momento, dati osservativi che le confermino".

"Più si avanza nello studio dell’universo  - prosegue - più si scoprono nuovi interrogativi. Possiamo dire che la ricerca dell’universo aiuta a tenere vive le domande fondamentali che ognuno porta in sé. Questo è un dono prezioso da condividere. Come ci ricorda Papa Francesco: solo una piccolissima parte della popolazione mondiale ha accesso a tali conoscenze, che aprono il cuore e la mente ai grandi interrogativi che l’umanità da sempre si pone: Da dove veniamo? Dove andiamo? Che senso ha questo universo di centomila milioni di galassie?... La ricerca di risposte a queste domande ci predispone all’incontro con il Creatore, Padre buono, poiché in lui viviamo, ci muoviamo ed esistiamo (At 17,28). (Papa Francesco, 26.06.2014)".

E conclude: "La matematica ci descrive un universo armonioso e ordinato. È un “cosmos”(ordine appunto in greco) che si contrappone al “caos” (disordine). Per una persona di fede ha senso pensare che questo ordine sia il frutto di un Dio che ha creato, con ordine. Questa non è una prova dell’esistenza di Dio, ma un ragionamento “estetico”, nel senso che dalla bellezza di questo universo i credenti si infiammano di amore per Dio che per amore ha creato quest’universo".

Anche oggi la Specola Vaticana come organismo scientifico continua a rimanere fedele alla sua missione di testimoniando come “la Chiesa e i suoi Pastori non si oppongono alla vera e solida scienza, sia umana sia divina, ma che l’abbracciano, l’incoraggiano e la promuovono con tutto l’impegno possibile”. (Papa Leone XIII, 14.03.1891).

 

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