Așa-numitele găuri de vierme (wormhole), care reprezintă o scurtătură spațio-temporală între două puncte din Univers, ar putea exista fără să fie nevoie de materia exotică care are energie negativă. O nouă teorie arată cum s-ar putea genera astfel de găuri de vierme microscopice.

Teoria lui Einstein

Acum mai bine de 100 de ani Albert Einstein a propus o nouă teorie care leagă geometria spațiului și a timpului (o entitate 4-dimensională) de materia și energia din Univers: este vorba despre teoria relativității generale. În cadrul acestei teorii corpurile din Univers, precum stelele și planetele, deformează geometria spațiului și a timpului și orice obiect sau rază de lumină care trece prin apropierea lor urmează această traiectorie „deformată” în noua geometrie. Teoria a fost verificată de nenumărate ori, fiind în perfect acord cu observațiile experimentale. Această teorie însă prevede existența unor scurtături în spațiu și timp, un fel de tuneluri spațio-temporale: wormhole.

Găurile de vierme: wormhole

Cine nu ar dori în această perioadă de pandemie să poată călători pe o scurtătură în spațiu-timp pornind din propria casă și ajunge pe o plajă minunată practic instantaneu, fără să mai ia avionul și să riște sănătatea? Practic pe o scurtătură în spațiu și timp, folosind așa-numita gaură de vierme (wormhole). Ecuațiile teoriei relativității generale permit soluții exotice de acest gen: care să ne ducă dintr-un punct al Universului în altul, fără să fie nevoie să călătorim prin tot spațiul de la un punct la celălalt, ci – folosind o deformare a geometriei spațiului si a timpului - să ajungem practic direct, printr-un tunel spațio-temporal. Așa cum un vierme care vrea să ajungă dintr-o parte a altă a mărului nu trebuie s-o ia „roata” ci să între în măr și să ajungă direct – o gaură de vierme. Există însă aceste wormholes?

Wormhole și materia exotică

Chiar dacă teoretic aceste găuri de vierme ar putea exista, ca să fie generate și să le putem străbate fără să ne transformăm într-o gaură neagră este nevoie de o materie extrem de exotică: o materie cu energie… negativă. Dar cine a auzit de una ca asta? Să mergi la magazin și să ceri minus 3 kg de mere? Este o materie cu adevărat extrem de exotică – nu știm dacă are sens să ne gândim la așa ceva. Și atunci? Ne luăm gândul de la găurile de vierme și de la posibilitatea de a călători prin Univers luând-o pe scurtătură? Se pare că nu deoarece…

Wormhole microscopice nu au nevoie de materia exotică

 Rezultatul unui nou studiu, publicat recent într-un articol în revista Phys. Rev. Letters, arată cum că în anumite condiții s-ar putea genera găuri de vierme microscopice fără să fie nevoie de energia negativă.

 Cercetătorii au folosit o teorie semiclasică, în cadrul căreia au combinat teoria relativității cu elemente de mecanică cuantică și electrodinamică. Au folosit pe urmă pentru descrierea electronilor și a câmpului asociat acestora ecuația lui Dirac – și este tocmai câmpul asociat acestei ecuații cel care permite existența găurilor de vierme microscopice, care pot fi străbătute de materie, însă cu condiția că raportul între sarcina electrică și masa găurii de vierme să fie mai mare de o anumită limită. Nu doar materia ar putea străbate gaura de vierme ci și radiația electromagnetică – am putea deci trimite semnale prin aceste tuneluri spatio-temporale. Aceste găuri de vierme microscopice se pare că nu ar putea fi utilizate pentru călătorii interstelare – precum în filmul Interstellar – însă ar fi extrem de interesant să le descoperim sau să reușim să le generăm în laborator întrucât confirmarea acestei teorii ne-ar permite să continuăm dezvoltarea acestora spre noi limite: s-ar putea inclusiv descoperi cum ar putea fi generate găuri de vierme mai mari, stabile, prin care să trecem dintr-un punct al Universului în altul.

Rubrică realizată de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesoară de Fizică la Colegiul Naţional „Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe