Gravita' quantistica a loop

[Marcos64]

Ho da poco letto e riletto "Sette brevi lezioni di fisica" di Carlo Rovelli.
Come gia' affermato in altro post, ritengo sia interessantissimo da leggere e, in parte, adatto anche ai non fisici come me.
La parte che mi ha letteralmente affascinato, e' quella dove descrive la teoria in oggetto, spiega che si tratta di un tentativo di fondere la relativita' generale con la fisica quantistica, che non ci sono evidenze sperimentali ma non manca una solida base matematica.
Per quel che ho capito, lo spazio e' formato da "atomi di spazio", un miliardo di miliardi di volte piu' piccoli del piu' piccolo dei nuclei atomici. Questo atomi di spazio, definiti loop, li descrive come anelli, tutti questi anelli sono tra loro concatenati e non risiedono in nessuno spazio, sono infatti essi stessi lo spazio o meglio, la trama dello spazio. Cito un tratto che non saprei esprimere con mie parole:
"Nel mondo descritto dalla teoria, non c'e' piu' lo "spazio" che contiene il mondo e non c'e' piu' il tempo "lungo il quale" avvengono gli eventi". Gia' immaginare una cosa del genere va oltre le mie capacita'. Diversi scienziati, stanno cercando una conferma a questa teoria studiando i buchi neri, e qui viene il bello. La teoria ipotizza che una stella come il sole, precipitata in un buco nero, si ridurrebbe alla grandezza di un atomo. Questo "stato" arriva fino al punto in cui viene controbilanciata dalle fluttuazioni quantistiche dello spazio tempo, tale equilibrio viene definito Stella di Plank. Tale stella non sarebbe stabile, quindi si riespande con una esplosione. Ne consegue che i buchi neri, secondo questa teoria, sono destinati ad esplodere solo che questa esplosione, che Rovelli chiama rimbalzo, per un osservatore ipotetico all'interno del buco nero dura un lampo, per un osservatore esterno invece durerebbe miliardi di anni, causa l'enorme massa e la relativa distorsione del tempo. Quindi i buchi neri sarebbero stelle di Plank che stanno rimbalzando al rallentatore, e che diventeranno l'universo che siamo abituati a vedere! Questo spiegherebbe anche cosa c'era prima del Big Bang! Cito: "Il nostro universo puo' essere nato dal rimbalzo di una fase precedente". Trovo questa teoria spettacolare, da qui due domande: Sono almeno vicino ad aver in parte compreso questa teoria? Esiste qualche testo adatto a un non addetto ai lavori che tratti di questa teoria per approfondire?
Mi scuso in anticipo per le possibili fesserie scritte, non mi sono mai cimentato in argomenti cosi' complessi perche' non ho i titoli per farlo, pero' sono rimasto cosi' colpito da questa impostazione che davvero avrei grande piacere di approfondire, sempre nei miei limiti.

[DarknessLight]

Con i limiti con cui anch io mi approccio a questi discorsi, credo comunque di aver capito tutto il ragionamento di Rovelli nel tuo stesso identico modo.

Purtroppo non conosco letture relative alle stelle di Planck. Se dovessi scoprire qualcosa ti faro' senz altro sapere;)

[Morimondo]

La teoria ipotizza che una stella come il sole, precipitata in un buco nero, si ridurrebbe alla grandezza di un atomo. Questo "stato" arriva fino al punto in cui viene controbilanciata dalle fluttuazioni quantistiche dello spazio tempo, tale equilibrio viene definito Stella di Plank. Tale stella non sarebbe stabile, quindi si riespande con una esplosione. Ne consegue che i buchi neri, secondo questa teoria, sono destinati ad esplodere solo che questa esplosione, che Rovelli chiama rimbalzo, per un osservatore ipotetico all'interno del buco nero dura un lampo, per un osservatore esterno invece durerebbe miliardi di anni, causa l'enorme massa e la relativa distorsione del tempo. Quindi i buchi neri sarebbero stelle di Plank che stanno rimbalzando al rallentatore, e che diventeranno l'universo che siamo abituati a vedere! Questo spiegherebbe anche cosa c'era prima del Big Bang! Cito: "Il nostro universo puo' essere nato dal rimbalzo di una fase precedente".

Non ho letto il libro di Rovelli ma Marcos64 ti sei espresso cosi bene che forse, dico forse ho capito quello che hai scritto.
la teoria che Rovelli ha esposto dice se queste stelle di Plank hanno un limite di massa?
Qualunque buco nero di qualsiasi massa quindi quello che si limita a smangiucchiare la stella compagna e quelli al centro di una galassia di miliardi masse solari sarebbero tutti destinati a rigurgitare un universo?
Vi sarebbero infiniti universi, piccolissimi, medi e grandi uno accanto all'altro nello stesspo momento?
Ognuno avrebbe le sue leggi della fisica con costanti differenti?

[DarknessLight]

Non vorrei dire cose che poi si riveleranno sbagliate.. ma vorrei provare a dirvi il mio punto di vista... sperando che risulti utile...

Da come credo di aver capito, secondo l ipotesi di Rovelli, tutti i buchi neri sono stelle di Planck, sia che siano buchi neri stellari, sia che siano buchi neri galattici, sia che siano buchi neri microscopici (per capirci, possono esistere anche buchi neri grandi come un protone)... e tutti questi buchi neri tendono a esplodere... ma l esplosione avviene in tempi scala ben superiori all età del nostro universo... (questo almemo per i buchi neri di grandi dimensioni. Quelli microscopici invece evaporano velocemente)

Da queste esplosioni però non nasce necessariamente un nuovo universo! Semplicemente si tratta di un buco nero che rigetta tutta la materia ingoiata nella sua vita... la rigetta tutta d un fiato in un esplosione, facendola ritornare nel nostro universo.

questo è quello che ho capito. Ma non so se sia completamente corretto...

[Morimondo]

Da queste esplosioni però non nasce necessariamente un nuovo universo! Semplicemente si tratta di un buco nero che rigetta tutta la materia ingoiata nella sua vita... la rigetta tutta d un fiato in un esplosione, fandola ritornare nel nostro universo.

ma se cosi fosse da qualche parte si dovrebbero vedere questi rigurgiti oppure si parla ti tempi ben superiori all'età dell'universo?

[DarknessLight]

Da come ho capito, visto che nei pressi dei buchi neri il tempo scorre molto molto lentamente rispetto alla nostra normale percezione, tutti i fenomeni che avvengono in quella zona avvengono molto lentamente rispetto al nostro punto di vista... quindi l esplosione del buco nero dovrebbe avvenire in tempi lunghissimi superiori alla vita del nostro universo. Per questo non ne abbiamo mai osservate...

[Marcos64]

Secondo quanto ho capito, li stanno cercando, pero' potrebbe essere che questo non sia ancora accaduto.

[Marcos64]

Non voglio dire cose che poi si riveleranno sbagliate.. ma vorrei provare a dirvi il mio punto di vista... sperando che risulti utile...

Da come credo di aver capito, secondo l ipotesi di Rovelli, tutti i buchi neri sono stelle di Planck, sia che siano buchi neri stellari, sia che siano buchi neri galattici, sia che siano buchi neri microscopici (per capirci, possono esistere anche buchi neri grandi come un protone)... e tutti questi buchi neri tendono a esplodere... ma l esplosione avviene in tempi scala ben superiori all età del nostro universo...

Da queste esplosioni però non nasce necessariamente un nuovo universo! Semplicemente si tratta di un buco nero che rigetta tutta la materia ingoiata nella sua vita... la rigetta tutta d un fiato in un esplosione, fandola ritornare nel nostro universo.

questo è quello che ho capito. Ma non so se sia completamente corretto...

Si pero', se ipotizza questo universo come risultato di una fase precedente...non so, vorrebbe dire andare oltre il big bang, il nostro come altri universi deriverebbero da stelle di Planck?

[DarknessLight]

Sì può essere...
Però forse e' meglio aspettare qualche parere più autorevole... magari dovremmo sentire cosa ne pensa Enrico...

[Dareios]

Non ho mai letto questo testo, mi sa che lo farò a breve...
Personalmente avevo già sentito di una teoria che prevederebbe una fase di Big Crunch alternata al Big Bang, in parole povere è come se l'universo pulsasse. Secondo me questo concetto potrebbe sposarsi molto bene con la gravità quantistica a loop se ho ben capito la teoria. Potrebbe anche essere che il nostro universo sia in effetti l'evoluzione di una stella di Plank e che i buchi neri presenti possano dare il via ad altri universi... Conoscevo poco la gravità quantistica a loop: sapevo soltanto che fosse un modo intrigante per unificare la relatività con la meccanica dei quanti. Mi hai messo la pulce nell'orecchio, devo leggere questo libro:sbav:

[Enrico Corsaro]

Scusate ragazzi...ho totalmente dimenticato questa discussione. Cerco di dargli un occhio appena posso ;).

[Enrico Corsaro]

Allora vedo di rispondere un attimo alla questione.

La teoria di Rovelli è estremamente interessante e ingegnosa e vale sicuramente la pena documentarsi un pò in merito.

L'articolo di riferimento che parla di Stelle di Planck è disponibile QUI (http://arxiv.org/abs/1401.6562), in formato di prestampa elettronica.
Ritengo che @Marcos64 (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=3393) abbia elegantemente esposto, con parole semplici, il concetto.

Vediamo dunque di capirci qualcosa in più.

Quello che sostiene la teoria di Rovelli, basata sulla teoria quantum loop, è che dopo l'avvenuto collasso di una stella in buco nero, essa di fatto continui a collassare verso il centro di gravità fino a quando la pressione gravito-quantistica causata da questa natura fondamentale dello spazio-tempo (i loop) riesce a controbilanciare il peso della massa sovrastante in collasso verso il centro di gravità. La densità di energia raggiunta dall'oggetto è sostanzialmente quella della scala fondamentale di Planck, cioè di circa 5 x 1096 kg/m3 (!!).

Il raggiungimento di questa condizione causa un successivo rimbalzo (non si parla di esplosioni qui, per inciso), cioè se vogliamo una inversione di moto (da collasso, ritorna a riespandersi).
Da quanto ho letto, non ci sono argomenti fondati sul fatto che l'Universo sia generato da una stella di Planck, si tratta di base di un contesto completamente diverso da quello di un BH. La teoria di Rovelli non parla tra l'altro di Big Bang, ma solo di BH.

La cosa interessante su cui conclude Rovelli nel suo articolo è che invece se, come pare, si sono formati BH nell'Universo primordiale, il tempo di vita degli stessi (cioè il tempo necessario perchè si verifichi il rimbalzo dalla stella di Planck) corrisponderebbe all'età attuale del nostro Universo. Questo significa che proprio nella nostra era dovremmo riuscire a vedere le emissioni quantistiche che ne derivano, ovvero la propagazione di un segnale di lunghezza d'onda caratteristica corrispondende al GeV (giga elettronvolt). Se si dovesse trovare questo segnale sarebbe dunque una fondamentale conferma osservativa alla teoria proposta.

Grazie quindi all'introduzione di questo "rimbalzo" causato dal raggiungimento di una densità limite, cioè quella planckiana, si risolverebbe anche il paradosso dell'informazione dei BH. Tutta l'informazione infatti, inizialmente risucchiata dentro l'orizzonte, permarrebbe li dentro per molto tempo, rallentata temporalmente dalla fortissima attrazione gravitazionale, per poi riemergere nel nostro spazio-tempo dopo il rimbalzo suddetto dalla stella di Planck.

[DarknessLight]

Ma ciò vale per tutti i buchi neri? Anche quelli microscopici o comunque molto piccoli?

[Enrico Corsaro]

L'articolo si riferisce ai buchi neri canonici, cioè quelli derivati da stelle. Non parla di buchi neri microscopici, quel caso è differente proprio per la natura stessa dell'oggetto. I buchi neri canonici includono comunque anche i buchi neri primordiali.

[Marcos64]

Grazie infinite Enrico Corsaro, del link che studiero' meglio che posso e della spiegazione chiarissima. Immaginavo questo rimbalzo come una esplosione, non e' pero' affatto scontato infatti Rovelli non ne parla.
Anche derivare uno o piu' universi da stelle di Plank, quindi, e' una forzatura giusto? Voglio dire, questo rimbalzo cosa possa generare non si sa, non necessariamente un universo giusto?
Chiaramente si parla di una teoria, pero' la trovo davvero intrigante e magnifica.

[Enrico Corsaro]

Grazie infinite @Enrico Corsaro (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=2649), del link che studiero' meglio che posso e della spiegazione chiarissima. Immaginavo questo rimbalzo come una esplosione, non e' pero' affatto scontato infatti Rovelli non ne parla.

No infatti non è una esplosione, ma produce un tipico segnale di natura quantistica, piccato intorno ai 10-14 cm di lunghezza d'onda.



Anche derivare uno o piu' universi da stelle di Plank, quindi, e' una forzatura giusto? Voglio dire, questo rimbalzo cosa possa generare non si sa, non necessariamente un universo giusto?
Non ci sono i presupposti perchè si formi un universo da una stella di Planck. Probabilmente qualcuno ha fatto l'associazione tra stella di Planck e big bang per una questione di densità di energia (la stella di Planck corrisponderebbe al limite fisico consentito, così come il big bang), ma per il resto non c'è altro in comune.
Come ti dicevo, secondo la teoria di Rovelli il rimbalzo produce poi l'emissione di un caratteristico segnale e.m., non si parla di altro ;).

[Marcos64]

Grazie delle precisazioni, ero giunto a conclusioni troppo esagerate.

[DarknessLight]

Non ci sono i presupposti perchè si formi un universo da una stella di Planck. Probabilmente qualcuno ha fatto l'associazione tra stella di Planck e big bang per una questione di densità di energia (la stella di Planck corrisponderebbe al limite fisico consentito, così come il big bang), ma per il resto non c'è altro in comune.
Come ti dicevo, secondo la teoria di Rovelli il rimbalzo produce poi l'emissione di un caratteristico segnale e.m., non si parla di altro ;).

Però che strano... che strano che da due oggetti così simili derivino cose così diverse...

[Enrico Corsaro]

.Perchè simili? Uno è definito in uno spazio a 3 dimensioni, l'altro è lo spazio a 3 dimensioni. La fisica è diversa, così anche come il modo in cui l'oggetto si può formare. Il BH si origina da una stella che ha raggiunto l'ultimo stadio di vita, il Big Bang non lo sappiamo ancora. Di certo non si è formato da una stella così come noi la conosciamo!

Aggiungo: per il BB c'è una esplosione, secondo quanto mostrano i modelli ed i dati osservati, mentre per una stella di Planck no, c'è solo un rimbalzo con inversione di moto ed emissione di radiazione. I due meccanismi devono essere di conseguenza profondamente differenti ;).

[DarknessLight]

Quindi i buchi neri e ciò che c era prima del Big bang sono due cose mooOolto diverse tra loro?

[Enrico Corsaro]

Quindi i buchi neri e ciò che c era prima del Big bang sono due cose mooOolto diverse tra loro?

Non sappiamo se c'era qualcosa prima del Big Bang, inteso come un oggetto che si è contratto al punto da riesplodere a seguire, ma di sicuro non è lo stesso oggetto fisico che produrrebbe la stella di Planck, così come definita. Sono due concetti, e contesti, completamente differenti.