Un laser per dividere lo spazio-tempo

Un laser da 200 petawatt può risultare utile in molte applicazioni, dalla fisica al settore militare. Ma il laser “ELI” (Extreme Light Infrastructure), progettato all’ Ultra-High Field Facility, ha in programma qualcosa di molto più ambizioso: creare una frattura nel tessuto spazio-temporale. Giusto per dare un’idea della potenza coinvolta, 200 petawatt corrispondono bene o male a 100.000 volte la produzione di energia su tutto il pianeta. Anche se può sembrare un controsenso il fatto di poter generare una quantitativo così estremo di energia rispetto a quanta se ne produca sulla Terra, occorre specificare che quella potenza verrà sprigionata da un sistema di laser che concentrerà i 200 petawatt in uno spazio minuscolo, emettendo un lampo della durata di un trilionesimo di secondo.
Il sistema laser ELI prevede la costruzione di 10 laser puntati contro un piccolo volume di materia. Questo, secondo gli scienziati, consentirebbe di ricreare le condizioni del nucleo del nostro sole, concentrando l’equivalente dell’energia che la Terra riceve dalla nostra stella in uno spazio grande quanto una capocchia di spillo. La speranza è che questa immensa energia concentrata in un singolo punto possa creare uno strappo nello spazio-tempo, aprendo il campo ad una nuova era della fisica. Quello che intriga gli scienziati è la possibilità che possano esistere delle “particelle fantasma”, particelle virtuali che potrebbero essere in qualche modo “domate” dalla frattura nel tessuto spazio-temporale e fornirci una prova dell’esistenza di dimensioni extra. “Ci hanno sempre insegnato a pensare che il vuoto sia sostanzialmente spazio senza materia, ma anche nel vero e proprio vuoto sembra ci siano coppie di molecole che appaiono nel nostro universo per un brevissimo periodo di tempo” spiega Wolfgang Sandner, coordinatore del Laserlab Europe network. “Un laser estremamente potente potrebbe separare queste particelle e mantenerle in vita più a lungo”. Per dirla in soldoni, pare che nel vuoto si generino spontaneamente delle coppie di particelle composte da materia e antimateria. Se suona strano parlare di generazione spontanea nel XXI° secolo, queste coppie pare nascano effettivamente dal nulla, specialmente in presenza di enormi fonte di energia o perturbazioni gravitazionali. Ma trattandosi di materia e antimateria, è naturale che l’annichilazione sia sempre dietro l’angolo: queste particelle collidono e scompaiono in tempi brevissimi, impedendo agli scienziati di studiarle a fondo. L’unico modo per fermare l’annichilazione è tentare di separare la materia dall’antimateria attraverso un potentissimo campo gravitazionale o energetico, come quello di un buco nero. Attorno ai buchi neri si verificherebbero fenomeni estremamente curiosi: materia e antimateria verrebbero creati dal nulla tramite sottrazione di energia dal buco nero, ma dato che tra loro interferisce l’enorme campo gravitazionale, alcune di queste particelle riuscirebbero a sfuggire all’annichilazione, facendo pian piano evaporare il buco nero e diventando delle particelle reali, non più virtuali o “fantasma”. L’esperimento ELI non vuole ricreare un buco nero, ma per lo meno avvicinarsi al campo gravitazionale di uno di questi mostri cosmici, per poter permettere agli scienziati di studiare a fondo le particelle fantasma. “Ci sono molte sfide che dobbiamo ancora superare per trasformarlo in realtà, ma è principalmente questione di scalare la tecnologia che abbiamo ora per produrre la potenza necessaria” spiega Sandner. I primi prototipi sono in fase di costruzione in Repubblica Ceca, Ungheria e Romania, ma solo nel 2015 si saprà se l’ambizioso progetto da oltre 1, 6 miliardi di euro sarà portato a termine, e la location definitiva del sistema ELI. “Eli ci porterà in zone della fisica non ancora esplorate. Potrebbero esserci molte soprese” conclude Thomas Heinzl, professore di fisica teorica della Plymouth University.

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