Buongiorno, alcuni mesi fa ho assistito ad una conferenza nel corso della quale si discuteva del modello inflazionario dell'espansione dell'Universo. Questo modello dovrebbe prevedere, a quanto ho capito, uno spaziotempo che si è espanso in un breve periodo primordiale a ritmi elevatissimi. Con il fatto che è lo spaziotempo stesso a dilatarsi si giustifica così una velocità di espansione dell'Universo maggiore della velocità della luce nel periodo inflazionario nonché il progressivo raffreddamento della radiazione di fondo.
Volevo sapere a questo punto che cosa si intende esattamente con spaziotempo in quest'ambito: io l'ho sempre immaginato come una sorta di spazio infinito a 4 dimensioni, ma questa concezione ovviamente non ammette la possibilità di un'espansione come quella descritta dal modello inflazionario.
E inolte, se lo spaziotempo viene concepito come un'entità in espansione, questa espansione da che cosa è determinata? Da cosa dipende? Da che cosa è mediata? È veicolata da una particella elementare, come avviene per esempio per il campo magnetico che viene veicolato dal fotone o per l'interazione forte veicolata dai gluoni?
Ringrazio in anticipo per la risposta.
Ha ragione, non è lo spaziotempo a espandersi, ma è lo spazio che si espande. Lo spaziotempo non cambia: è quello che è, e lo si può immaginare come un imbuto, che è formato di cerchi (lo spazio) prima piccoli, e poi grandi.
Quanto alle ragioni di questa espansione, la risposta è che l'espansione non è determinata da una particella. È lo spazio stesso che è un oggetto dinamico: Einstein lo descriveva come un immenso mollusco che si stiracchia.
Le proprietà dinamiche di questo spazio sono ben capite, e ben descritte dalla teoria di Einstein. Le proprietà quantistiche di questo spazio (che ne potebbero determinare gli aspetti corpuscolari, e dunque il ruolo dei suoi quanti o particelle), sono in corso di esplorazione, in particolare dalla teoria della gravità quantistica a loop.