Nel 1966, la serie televisiva Star Trek ha affascinato il pubblico con l’idea di viaggiare a velocità superiori a quella della luce. equipaggio dell’astronave USS Enterprise Si è imbarcato in avventure interstellari con la facilità con cui si avvia un’auto. Questo concetto di fantascienza, che all’epoca sembrava irraggiungibile, piantò un seme nella mente di molti scienziati.compreso il fisico messicano Miguel Alcubierre Moya. Alcubierre, affascinato dalla possibilità di trasformare questi viaggi in realtà, intraprese una ricerca che decenni dopo avrebbe portato a una delle proposte più innovative nel campo della fisica teorica: la “propulsione a curvatura” o propulsione a curvatura.
Negli anni ’90 Alcubierre pubblicò una ricerca che sorprese la comunità scientifica. La sua proposta, conosciuta come Azionamento della curvatura di Alcubierre, suggerì un modo teorico per viaggiare più velocemente della luce senza violare le leggi della fisica. L’idea centrale era quella di contrarre il spazio tempo davanti a un veicolo spaziale ed espanderlo dietro di esso, creando una “bolla di curvatura” che consentirebbe al veicolo spaziale di spostarsi dal punto A al punto B a velocità arbitrariamente elevate. Ad un osservatore esterno, la nave sembrerebbe muoversi più velocemente della luce, anche se all’interno della bolla i passeggeri non avvertirebbero alcuna accelerazione.
Nonostante il suo potenziale rivoluzionario, il Azionamento della curvatura di Alcubierre aveva un problema fondamentale: dipendeva da un tipo di energia chiamata energia negativa. Questa energia comporta l’uso di particelle esotiche, un’ipotetica forma di materia che non è stata osservata nel nostro universo. Le particelle esotiche avrebbero proprietà insolite, come massa negativa e opposizione alla gravità, ma finora esistono solo in termini matematici. Questa dipendenza dall’energia negativa è stata un ostacolo significativo alla fattibilità pratica del motore a curvatura proposto da Alcubierre.
Recentemente, un team di ricercatori del think tank Fisiche applicate, con sede a New York, ha proposto una soluzione innovativa al problema del “warp drive”. Guidato da Gianni Martire E Jared Fuchshanno sviluppato un sistema che utilizza energia positiva al posto dell’energia negativa, rispettando le leggi fisiche conosciute. Il suo lavoro, pubblicato lo scorso aprile sulla rivista Gravità classica e quantisticapotrebbe segnare l’inizio di una nuova era nei viaggi interstellari.
L’uso dell’energia positiva elimina la necessità di particelle esotiche, rendendo la costruzione di una “bolla di curvatura” molto più fattibile. Questa bolla, formata da un involucro di materia regolare ma estremamente densa, spinge la navicella attraverso la potente gravità dell’involucro, senza che i passeggeri avvertano alcuna accelerazione. Questo progresso è significativo perché fornisce una base più realistica per il futuro sviluppo di tecnologie di viaggio più veloci della luce.
Immaginate una struttura sferica che circonda e racchiude lo spazio di una nave utilizzando un involucro di materia regolare ma incredibilmente densa. Questa bolla spinge la nave sfruttando la potente gravità dell’involucro, ma senza causare accelerazione ai passeggeri all’interno della nave. Gianni Martire spiega che la densità dell’involucro e la pressione che esercita al suo interno sono attentamente controllate per mantenere la stabilità della bolla.
All’interno del loro ambiente spaziotemporale locale, gli osservatori sperimentano il normale movimento nel tempo. Allo stesso tempo, la bolla comprime lo spaziotempo davanti alla nave e lo espande dietro, consentendo alla bolla e alla nave contenuta di muoversi estremamente velocemente. Jared Fuchs confronta il movimento della materia sulle pareti della bolla con la quantità di moto generata dal movimento delle sfere che rotolano, dove è il movimento della materia sulle pareti che crea effettivamente l’effetto di propulsione per i passeggeri all’interno.
Per modellare la complessità del sistema, il team di fisica applicata ha sviluppato un programma per computer chiamato Warp Factory. Questo kit di strumenti Permette ai ricercatori di valutare le equazioni di campo di Einstein e di calcolare le condizioni energetiche necessarie per varie geometrie di guida a curvatura. Warp Factory è disponibile gratuitamente per chiunque sia interessato a sperimentare la modellazione spaziotemporale dei motori a curvatura.
Con questo strumento, i ricercatori sono stati in grado di creare un modello generale di una propulsione a curvatura di energia positiva. Una scoperta significativa è che la quantità di energia richiesta da una bolla di curvatura dipende dalla sua forma; Ad esempio, una bolla più piatta nella direzione di marcia necessita di meno energia.
Il fisico Erik Lentz, del Laboratorio nazionale del Pacifico nordoccidentale, elogia questo progresso come un’importante pietra miliare nella ricerca sulla trasmissione a curvatura. Lentz, che lavora sul rilevamento della materia oscura e sulla scienza dell’informazione quantistica, conduce anche ricerche indipendenti sulla teoria dei motori a curvatura basata sulla fisica convenzionale. Sebbene ci siano molti ostacoli pratici da superare, Lentz sottolinea l’importanza di questo nuovo modello per esplorare le possibilità dei viaggi interstellari.
Una delle sfide più importanti è il coordinamento richiesto per controllare le bolle di curvatura, poiché coinvolgono enormi quantità di materia ed energia per mantenere i passeggeri al sicuro e con una percezione del tempo simile a quella della destinazione. Qualsiasi mancata corrispondenza potrebbe comportare una perdita di sincronizzazione con l’ora di destinazione, complicando ulteriormente il viaggio interstellare.
Il nuovo modello di energia positiva della fisica applicata deve ancora affrontare sfide significativeS. Per esempio, richiede una massa equivalente a due pianeti Giove per generare la forza gravitazionale necessaria per un effetto di curvatura significativo. Una possibile fonte di questa massa deve ancora essere identificata, anche se alcuni suggeriscono che la materia oscura potrebbe essere un’opzione, anche se rimane un mistero per gli scienziati.
Inoltre, sebbene il modello attuale consenta una bolla di curvatura stabile, funziona solo a velocità costante. lGli scienziati devono ancora capire come progettare un’accelerazione iniziale e un meccanismo per decelerare e fermare la nave alla fine del viaggio.. Questa mancanza di capacità di regolare la velocità è uno dei principali ostacoli allo sviluppo pratico dei motori a curvatura.
Sebbene siamo ancora lontani dalla costruzione di un motore a curvatura operativo, questo nuovo modello di energia positiva rappresenta un progresso significativo rispetto all’attuale tecnologia dei viaggi spaziali. Viaggiare a metà della velocità della luce, ad esempio, ci consentirebbe di raggiungere Alpha Centauri in nove anni, rispetto ai 75.000 anni che impiegherebbe la nostra attuale nave più veloce, la Viaggiatore 1che viaggia a 61.000 chilometri orari.
La sfida principale sta nel superare la limitazione imposta dalla teoria della relatività speciale di Einstein, la quale afferma che la massa di un oggetto in movimento aumenta all’infinito man mano che si avvicina alla velocità della luce, richiedendo una quantità infinita di energia per mantenere quella velocità. La soluzione di questo problema potrebbe comportare progressi in fisica della materia condensatache studia le forze tra atomi ed elettroni nella materia, ed è già stato fondamentale per diverse tecnologie attuali, come i transistor e i laser a stato solido.
