martedì 23 giugno 2015

Il mondo di Alice e lo sputo di Planck

L'esperimento Alice (A Large Ion Collider Experiment) al CERN di Ginevra è ricominciato da qualche mese. Il suo obiettivo è quello di investigare le condizioni dell'universo nei primi istanti dopo il big-bang, circa 10-5 secondi.


Un momento! Ho detto "primi istanti dopo il big bang", ad un tempo pari a 10-5 secondi? E chi ha detto che 10-5 secondi sono veramente i primi istanti dopo il big bang? A dirla così, uno potrebbe pensare che manchi poco per arrivare all'istante zero, proprio quando il botto ebbe inizio, ma è davvero questo lo stato delle cose? Vi mostrerò che, al contrario, la fratta è ancora longa, molto longa, anche se 5 centomilesimi di secondo ci sembrano, a noi umani, un'inezia.

Cominciamo con il dire che il "secondo" è un'unità di misura il cui valore è stabilito da noi in modo arbitrario, ragion per cui il suo uso, in fisica fondamentale, ci costringe a usare dei multipli o dei sottomultipli. Ma possiamo domandarci: esiste un'unità di misura del tempo che possa essere considerata, in un certo senso, non arbitraria, in quanto "cablata" nelle leggi fisiche dell'universo fisico? Esiste cioè un "quanto temporale" la cui scelta come unità di misura sia coerente con le leggi fisiche fondamentali, e non semplicemente una scelta umana arbitraria?

La risposta è affermativa, si chiama il tempo di Planck. Il tempo di Planck è il tempo che impiega un fotone che viaggia alla velocità della luce per percorrere una distanza pari alla lunghezza di Planck.

Dice: me stai a cojona'? Che è 'sta lunghezza de Plank? Facciamo così: se siete proprio curiosi guardatevi quest'altro magnifico filmato:


Avete capito cos'è il tempo di Planck? No? Vabbè, non fa gnente. Sapevatelo, però, che è espresso nei termini di tre costanti universali: la costante di gravitazione universale di Newton (g), la costante di Planck (h) e la velocità della luce (c). Pace.

Posto che il tempo di Planck è il ticchettio naturale che segna il tempo dell'universo fisico, proviamo a metterlo in rapporto con il secondo, che è il ticchettio convenzionale con cui noi misuriamo il tempo. Certo, usiamo anche la settimana, il mese, l'anno, ma il "secondo" è una buona media con intervalli di tempo più piccoli che pure ci servono: il millisecondo, il nanosecondo (con questo ci misuriamo il ticchettio delle CPU dei nostri computer). Se il "secondo" è l'unità di misura del tempo naturale per le esigenze pratiche della nostra vita, quanto dura la vita media di un essere umano in secondi? Facciamo 85 anni? Abbiamo:

85 anni = 2.680.560.000 (2 miliardi 680 milioni 560 mila secondi)

Ora domandiamoci: se un tempo pari a quello di Planck fosse come un secondo, quanto sarebbe vecchio l'universo dopo 5 centomilesimi di secondo? Che è un tempo pari a quello per cui viene condotto l'esperimento di Alice, teniamolo a mente.

Il conto è facile: Per fare 5 centomilesimi di secondo servono 1,85E38 ticchettii di Plank e, se ognuno di essi fosse pari a un secondo, poiché in un anno ci sono 31.536.000 secondi, il risultato è...

2.19E+21 anni

Dunque se l'universo fosse un essere vivente che adotta il tempo di Planck come unità di misura del tempo (così come noi usiamo il secondo) allora un tempo dell'universo pari a 5 centomilesimi di secondo sarebbe l'equivalente, per noi, di 2.19E+21 anni!

Che è come dire che già dopo 5 centomilesimi di secondo l'universo era abbastanza cresciutello, non proprio una cosetta senza una storia. 

Insomma, siamo meno di uno sputo di Planck.

Dice: ma che te sei bevuto? Tranquilli, del normale vermentino.

p.s. dice: ma e la polemica politica? Quella, in questo periodo, mi diverto di più a farla qui.

1 commento:

  1. Ho la chiara visione che Fiorenzo è un Prof di Fisica... hihihi beh a 11 anni, nel mio piccolo lessi il libro "I primi 3 minuti dell'universo".... => Lo sforzo di capire l'universo è tra le pochissime cose che innalzano la vita umana al di sopra del livello di una farsa, conferendole un po' della dignità di una tragedia. MITICO

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