Cosmologia

Energia oscura e gravità modificata

L’energia oscura è la sostanza più abbondante e tuttavia più misteriosa dell’Universo. L’esistenza di energia oscura può essere desunta dai suoi effetti sulla velocita’ di espansione dell’Universo e sulla crescita delle strutture cosmiche, ma la sua natura fondamentale è ancora completamente sconosciuta. La spiegazione più semplice per l’energia oscura, data da una costante cosmologica, è anche la più riuscita nel riprodurre i dati osservativi, ma manca una solida base teorica e richiede un fine tuning estremamente innaturale. Pertanto vengono continuamente proposti modelli alternativi e una comprensione dettagliata delle loro specifiche caratteristiche  è necessaria per confrontare diversi scenari rispetto ai dati.

Gravità modificata: L’approccio standard per dare una spiegazione alla osservata accelerazione  dell’universo in epoche recenti consiste nell’introdurre una componente di energia oscura e organizzare le sue proprietà in modo tale da dominare nell’epoca corrispondente alla osservata accelerazione. Tuttavia, un approccio alternativo alla descrizione dell’epoca attuale è postulare che alle scale di distanza cosmologiche, la gravità si discosti dalla teoria della relativita’ generale. Ciò può essere ottenuto, ad esempio, introducendo campi che mediano la gravità in aggiunta al gravitone standard con spin-2. Lo scopo è quello di costruire un modello gravitazionale che consenta un’espansione accelerata in assenza di energia oscura su grandi scale, capace di riprodurre la gravità standard di Newton ed Einstein sulle scale del sistema galattico e del sistema solare.

Effetti gravitazionali sulla metastabilità dello stato fondamentale dell’Universo

Lo stato fondamentale della teoria unificata delle interazioni elettrodeboli (il Modello standard) potrebbe non essere uno stato quantistico stabile, a seconda dei valori di alcuni parametri della teoria. Lo studio della metastabilità di questo stato fondamentale è di grande rilevanza, dal momento che può suggerire la presenza di possibili fenomeni fisici esterni al Modello Standard. Questa metastabilità è caratterizzata da scale energetiche vicine alla massa di Planck; è quindi naturale chiedersi se le interazioni gravitazionali siano rilevanti per il calcolo della velocita’ di decadimento dello stato fondamentale. Questo calcolo si puo’ fare impiegando la versione più semplice della relatività generale, vale a dire al primo ordine (Relatività generale di Einstein) in un’espansione in potenze inversi della massa di Planck e usando una metrica invariante per rotazioni euclidee quadridimensionali. Lo scopo della nostra ricerca è quello di studiare gli effetti gravitazionali sulla metastabilità dello stato fondamentale del Modello Standard, utilizzando metriche alternative e/o teorie gravitazionali modificate.

Staff:
Nicola Maggiore
Giovanni Ridolfi

Dottorandi
Erica Bertolini