L’astronave di Star Trek? Secondo gli astrofisici della Sissa resterà fantasia
Hytok
Liberati e Finazzi, esperti di �buchi neri�, spiegano perch� non funziona
il motore "warp drive"
TRIESTE. Narrano le cronache della saga di Star Trek che i viaggi
interstellari divennero possibili con la realizzazione dei reattori a
fusione che convertivano il deuterio in plasma. Le astronavi raggiunsero
cos� velocit� prossime a quella della luce, la velocit� limite
dell'Universo secondo il postulato einsteiniano della teoria della
relativit� ristretta. E il vascello �SS Valiant� riusc� ad attraversare un
wormhole, un tunnel spazio-temporale, giungendo ai confini della nostra
galassia. Ma non fece mai ritorno. Il successivo balzo tecnologico che
consent� di superare la velocit� della luce avvenne grazie al sistema warp
drive, la cosiddetta propulsione a curvatura. Il primo volo avvenne nel
2063.
In seguito, la squadra di tecnici che l'avevano ideato si trasfer� su Alfa
Centauri (una delle stelle pi� vicine, ad appena 4,3 anni-luce dal Sole)
per implementare il nuovo sistema. Fin qui la fantascienza di Star Trek.
Eppure il sogno di scavalcare la velocit� della luce ha contagiato anche
parecchi scienziati. Nel 1994 il fisico messicano Miguel Alcubierre della
Cardiff University pubblic� un lavoro in cui, prendendo lo spunto proprio
dal motore a curvatura delle astronavi di Star Trek, teorizz� la
possibilit� di viaggi verso le stelle mediante una �bolla� che contrae lo
spazio davanti all'astronave e lo dilata al suo passaggio: in tal modo
l'astronave si muoverebbe pi� veloce di un raggio di luce esterno alla
bolla.
La stessa Nasa, tra il 1996 e il 2002, ha finanziato un proprio gruppo di
ricerca sulla propulsione superluminale (ovvero pi� veloce della luce). E,
d'altra parte, le equazioni della relativit� ammettono la possibilit� di
superare la velocit� della luce sfruttando proprio la curvatura dello
spazio-tempo. Tuttavia, a dare un brutto colpo alle speranze dei fan di
Star Trek giunge ora dalla Sissa di Trieste uno studio con un titolo che
non sembra lasciare margini di dubbio. In italiano possiamo tradurlo �
Sull'impossibilit� di viaggiare pi� veloci della luce: la lezione dello
warp drive� (una versione tecnica dell'articolo � stata pubblicata
quest'estate su �Physical Review D�).
Ne sono autori Stefano Liberati, 39 anni, romano, specialista di buchi
neri, che fa parte del settore di astrofisica della Sissa; il suo studente
di dottorato Stefano Finazzi, 25 anni, bergamasco; e Carlos Barcel�,
dell'Istituto di astrofisica dell'Andalusia, a Granada. Gli stessi Liberati
e Barcel�, per inciso, sono tra gli autori di un articolo divulgativo
alquanto provocatorio che appare su �Le Scienze� di dicembre, ripreso da
�Scientific American�: � Stelle nere, non buchi neri�. Dicono dunque
Liberati e Finazzi: �Fin dagli anni Novanta alcuni fisici si sono posti il
problema della realizzazione di una bolla warp drive per superare la
velocit� della luce. Chiedendosi ad esempio: che tipo di materia serve?
quanta energia � necessaria?
Bisognerebbe infatti ricorrere a una forma di materia esotica capace di
�spingere� anzich� di �attrarre�, avendo un'energia inferiore a quella del
vuoto. Materia di questo tipo si pu� creare in esperimenti di laboratorio
grazie a fenomeni quantistici. Ma ne servirebbe una massa grande quanto il
Sole per realizzare un warp drive capace di contenere un'astronave. Cosa
decisamente improponibile, perlomeno con la tecnologia attuale�. Ma i
nostri scienziati vogliono essere ottimisti: �Ammettiamo che nel lontano
futuro si riesca a ottenere una sufficiente quantit� di materia esotica,
risolvendo cos� il problema del warp drive dal punto di vista tecnologico.
Siamo sicuri, a quel punto, che la bolla a curvatura rimarr� stabile a
velocit� superluminale? O non correr� invece il rischio di
autodistruggersi?�.
Immaginiamo allora di avere una bolla a curvatura fatta di materia esotica,
al cui interno c'� la nostra astronave. Distorcendo lo spazio-tempo in cui
� immersa, la bolla si muove a velocit� superiore a quella della luce. Per
un astronauta al suo interno, la parete anteriore della bolla � fuggendo in
avanti a velocit� superluminale � rappresenta una regione di spazio-tempo
non superabile (un �buco bianco�, per dirla con i fisici); mentre quella
posteriore � una regione da cui nulla pu� entrare (ovvero l'analogo di un
�buco nero�).
Sappiamo inoltre che lo spessore della bolla, del warp drive, deve essere
inimmaginabilmente sottile, dell'ordine della scala di Planck: 10 alla meno
33 centimetri, molto al di sotto della dimensione nucleare. Che cosa
accade, in queste condizioni, all'interno del warp drive? �Per cercare di
capirlo � spiega Stefano Liberati � abbiamo utilizzato ci� che noi
astrofisici sappiamo dei buchi neri. � noto che un buco nero, anche se per
definizione trattiene al suo interno perfino la luce, in realt� produce una
forma di radiazione quantistica, detta �radiazione di Hawking�. Allo stesso
modo, la parete posteriore della bolla produrrebbe una analoga radiazione.
Che per� non potrebbe uscire dalla zona anteriore della bolla: rimarrebbe
quindi imprigionata al suo interno, accumulandosi sulla parete anteriore. I
nostri calcoli mostrano che questa accumulazione di energia
destabilizzerebbe rapidamente la bolla spazio-temporale, magari fino a
farla esplodere assieme all'astronave�. Riassumendo: anche se fosse un
giorno possibile superare tutti i problemi legati alla realizzazione di un
motore a curvatura alla Star Trek, l'energia intrappolata al suo interno a
velocit� superiore a quella della luce ne provocherebbe l'autodistruzione.
Gli warp drive superluminali, insomma, vanno bene nel mondo della
fantascienza ma non nel mondo reale. Stop a ogni speranza di viaggi
interstellari, dunque? S� e no.
�C'� una strada per aggirare questi problemi, almeno in parte - osservano
Liberati e Finazzi. - Basterebbe spingere il warp drive a una velocit�
appena inferiore a quella della luce. Correndo al 99 per cento della
velocit� della luce, il warp drive potrebbe infatti funzionare senza
disintegrarsi. E, in fondo, ci potremmo anche accontentare: a una velocit�
del genere avremmo comunque quasi a portata di mano almeno le stelle pi�
vicine�.
Utilizzando equazioni e concetti derivati dalla teoria della gravitazione e
dalla fisica quantistica, Liberati, Finazzi e Barcel� hanno dunque
affrontato (e risolto?) un problema di grande suggestione concettuale,
presente da sempre nell'immaginario scientifico e fantascientifico. C'�
qualcosa di pi�, tuttavia: perch� gli warp drive superluminali potrebbero �
almeno in via teorica � consentirci addirittura balzi nel futuro, alla
maniera di una macchina del tempo. Ma questa � un'altra storia...
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Jolan Tru
Filippo "Hytok" Simone
http://perestroika.iobloggo.com/
Warp10
Sono molto piu' divertenti che guardare delle strisce di luce fuori
dagli oblo'.