il provvidenziale ‘fine tuning’ dei parametri dell’Universo

Durante l’attuale studio di cosmologia mi hanno colpito alcune cose, e una di  queste è la cosiddetta ‘fase inflazionaria’ che avvenne qualche istante dopo il Big Bang iniziale e che durò pochissimo (per essere precisi dal tempo 10 elevato alla -35 secondi al tempo 10 elevato alla -32 secondi dopo l’istante zero) e che comportò la crescita del neonato Universo di un fattore di scala di 10 elevato alla 50. 

Mentre dall’istante dopo l’esplosione iniziale l’universo decelerava, in quel lasso di tempo infinitesimo l’universo accelerò in una maniera incredibile, come se gli si fosse stata impressa una forza interna estremamente grande e improvvisa, per tornare subito dopo nuovamente a decelerare a causa della forza di gravità. Quella ‘botta’ fu provvidenziale perché assicurò la ‘piattezza’ dell’Universo.

La condizione per avere un Universo con piccola curvatura, cioè piatto, così come lo abbiamo adesso, è che in epoche primordiali una grandezza fisica detta ‘parametro di densità’ doveva essere estremamente vicina all’unità. Se all’epoca del Big Bang tale parametro fosse differito dall’unità anche solo per una parte su centomila, allora l’Universo avrebbe avuto una storia di espansione completamente differente. Infatti se la differenza (comunque piccolissima) fosse stata tale da avere il parametro di densità anche di poco minore di 1, l’Universo si sarebbe espanso molto velocemente e adesso sarebbe quasi completamente vuoto. Viceversa se il parametro di densità fosse stato maggiore di 1, allora l’Universo sarebbe collassato su sé stesso in tempi molto brevi. L’era inflazionaria assicurò che il parametro di densità diventasse proprio 1, e ciò permise all’Universo di svilupparsi così come lo vediamo adesso, quando ha una età di 13,8 miliardi di anni.

Ma cosa causò la fase inflazionaria? Cosa diede questa botta brevissima ma potentissima? E’ stata fatta l’ipotesi che  l'inflazione potrebbe essere stata causata da una forma di campo di Higgs particolare detta "inflatone". Poco dopo l'inizio dell'Universo, questo campo a causa delle temperature estremamente elevate, oscillava sul potenziale 'a sombrero' (la forma caratteristica dei campi di Higgs) prima di stabilirsi in un punto del campo a bassa energia. L'oscillazione dell'inflatone portò ad una breve ma intensa espansione dello spazio, liberando una quantità di radiazione uniforme che portò alla formazione di tutta la materia. Dopo l'espansione, il campo dell'inflatone, con l'abbassarsi della temperatura, si stabilì in un punto a bassa energia. (1)

Però questa è solo una ipotesi, non possiamo essere sicuri che le cose siano andate proprio così. Ma inflatone o no , questo ulteriore scoppio dopo  quello inziale (cioè dopo il Big Bang) fu provvidenziale: senza di esso non esisteremmo e quindi non saremmo qui a parlarne. E' stata come la sculacciata che viene data al bambino appena nato e che gli permette di respirare...senza quella il bambino-Universo sarebbe morto.

Il problema di cui abbiamo appena parlato, quello del fatto che per poter esistere l' Universo così come è ora è stato necessario che una grandezza iniziale, in questo caso il ‘parametro di densità’, si sistemasse e ‘sintonizzasse’ assumendo un valore ben preciso, mentre se non fosse stato acquisito tale e quale tutto sarebbe andato all’aria, è uno dei tanti esempi di ‘fine tuning’ (sintonizzazione fine) che hanno del prodigioso e che sono accaduti nel corso della storia dell’Universo permettendo la nascita della vita e la nostra stessa esistenza.

Note e crediti

(1) https://it.wikipedia.org/wiki/Cronologia_del_Big_Bang