100 anni di Lambda

Celebrità il mondo anniversario della costante cosmologica, introdotta nel 1917 da Albert Einstein che la identificò con la lettera greca Lambda (Λ). Per l’occasione, due articoli pubblicati su  The European Physical Journal H, evidenziano il suo ruolo nella fisica e nella cosmologia negli ultimi 100 anni. È stato detto che per la prima volta quando è stato pensato che l’universo è statico, oggi la costante è considerata la principale considerazione per l’essenza fisica ritenuta responsabile dell’espansione accelerata del nostro universo. La verità è stata accettata, la costante cosmologica è stata per ogni argomento sulla sua vera necessità, sul suo valore e sulla sua natura. Nonostante il lungo dibattito e le ricerche teoriche e sperimentali, ancora oggi sono problemi irrisolti nella comprensione della natura Nel suo articolo,  Bohdan Novosyadlyj , associato alla Università Nazionale di Lviv , in Ucraina, spiega Albert Einstein nel 1917, elaborando il primo modello cosmologico moderno, introducendo la costante cosmologica: allora è necessaria una soluzione statica delle equazioni Einstein, allora ritenuta come la più ragionevole dalla maggior parte degli esperti. Il suo profondo significato fisico, tuttavia, sfuggì ad Einstein. Dopo la scoperta delle prove che hanno avvalorato un universo non statico nel 1929, Einstein si pentì di aver adottato questa considerazione nelle equazioni della Relatività generale. Nel frattempo, altri studi hanno cercato per comprendere il suo pensiero fisico e rendono la sua grandezza. Furono infine modelli alternativi a Lambda che  Michael Turner nel 1998, chiamò genericamente energia oscura  (energia oscura). In un altro articolo,  Cormac O’Raifeartaigh  del  Waterford Institute of Technology, in Irlanda, insieme ai suoi colleghi, ha presentato un’analisi dettagliata della storia dei 100 anni della costante cosmologica. A partire da un’idea statica universale, l’articolo spiega l’idea della costante cosmologica sia stata accantonata in seguito alle osservazioni di Hubble che implicano un’espansione dell’universo. È stato riconsiderato per efficacia l’attuale accelerata dell’universo, misurata per la prima volta con le osservazioni delle Supernove di tipo Ia, nel 1998. Recentemente, la costante ha acquisito un grande significato fisico, poiché ha contribuito a combinare recenti osservazione con la teoria. Nello specifico, è stato d’aiuto per riconciliare la teoria con il fenomeno osservato di recente energia oscura, Media Inaf  ha  conseguito Alessandro Gruppuso , ricercatore dell’Inaf di Bologna, che si occupa da tanti anni di cosmologia teorica ed osservativa, sulla costante cosmologica e sulla sempre affascinante energia oscura.

Perché Albert Einstein ad un certo punto definì l’introduzione della costante cosmologica il suo più grande errore?

Ci sono due motivazioni, una teoria ed una osservativa. Quella teoria è l’insieme della soluzione statica, in cui la teoria di Fisicamente non è accettabile, poiché è la norma di stabilità. Quella osservativa riguarda la scoperta da parte di Hubble dell’espansione dell’universo.

Perché la costante cosmologica rappresenta un problema teorico?

Il termine di costante cosmologica è matematicamente uguale ad un termine di energia di vuoto. Come riportato in uno di questi articoli, è  Lemaitre  ad accorgersi di questa equivalenza. Successivamente  Zel’dovic  mise in Relazione racconto Termine con il vuoto quantistico. Questo è un modo elegante di mantenere la cosmologia in termini di effetti quantistici di vuoto. Purtroppo, calcolando da principi il valore numerico di cui si parla di energia di vuoto, si scopre, con grande imbarazzo, che differisce anche di 120 ordini di grandezza rispetto a quanto ottenuto dalle osservazioni. Si tratta, come diceva  Hawking , del più grosso fallimento di una teoria fisica.

A che punto siamo con la determinazione di questo numero?

Dal punto di vista osservativo, Lambda ha un valore ben misurato e concorde tra vari esperimenti. Essa rappresenta, nel modello cosmologico standard, circa il 70% del budget di energia-materia contenuto nell’universo, come ad esempio misurato dal satellite Planck dell’Esa, per cui lavoro dal 2005. I problemi concettuali associati a una storia costante hanno portato diversi teorici a temi modelli a Lambda, noti come modelli di  energia oscura . Questi modelli, che riproducono alla nostra epoca cosmologica in modo dinamico, sono simili a un Lambda, si differenziano da essa tramite la loro evoluzione temporale. Uno degli obiettivi fondamentali della cosmologia osservativa moderna è proprio quello di testare l’eventuale sviluppo temporale della componente di  energia oscura .

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