Rapporto tra materia e energia nell'universo

Prima di iniziare al trattazione dell'argomento è giusto fare una precisazione.

Gli argomenti trattati in questo articolo risulteranno difettare di due componenti di recente scoperta: l'energia oscura e la materia oscura (https://curiosity100.blogspot.com/2018/06/cose-la-materia-oscura.html).

Nonostante questa omissione, effettuata per la complessità dell'argomento, tutte le nozioni fornite in questo articolo risultano comunque essere vere...almeno secondo le attuali (Giugno 2018) teorie.

Come tutti, o quasi, sanno l'universo si è formato con un evento chiamato Big Bang.

Nello stesso istante in cui si verificò questo evento nacque il tempo ed incominciò a scorrere in un solo senso. Da questo appare evidente che un espressione del tipo “prima del Big Bang” non ha assolutamente senso.

Nell'istante immediatamente successivo al Big Bang si verificarono altri due eventi:

1. l'energia si trasformò in materia;
2. la materia si trasformò in energia

Tale procedimento è strettamente legato alla velocità, la quale è legata al tempo.

Vediamo di esaminare nel dettaglio questi due eventi.

Come detto la velocità gioca un ruolo fondamentale.

Infatti un qualsiasi atomo (quindi si parla di materia) a seconda della velocità in cui si sposta “percepisce” il trascorrere del tempo in modo diverso: più la velocità è elevata e più il trascorrere del tempo rallenta (o, se si preferisce, si dilata). Questo avviene fino a quando l'atomo conserva una velocità inferiore (anche a livello infinitesimale) ai 300.000 Km/s.

Appena l'atomo raggiunge tale velocità il tempo continua ad esistere, ma cessa di trascorrere (ha una dilatazione infinita) e la materia diventa energia.

Per effettuare tale trasformazione l'atomo deve trasformarsi in un'altra particella: il fotone. Tale particella viaggia solo alla velocità della luce ed è energia pura...non ha neanche una quantità infinitesimale di materia. Infatti, la luce è formata da fotoni.

Nel momento stesso in cui un fotone diminuisce la sua velocità (aumentarla non è possibile), anche solo in maniera infinitesimale, esso si trasforma di nuovo in materia.

Però il rapporto tra materia e energia continua ad esistere. Infatti finché l'atomo è in movimento ha un certo quantitativo di energia.

Di conseguenza è logico pensare che nel momento stesso in cui l'atomo raggiunge uno stato di quiete assoluta l'energia sparisce e l'atomo diventa si sola materia.

Purtroppo tale stato non è raggiungibile per vari motivi che ora esamineremo.

Il primo motivo è che l'atomo conserverà sempre un minimo di energia: gli elettroni (o l'elettrone nel caso dell'atomo di idrogeno) continuano a girare intorno all'atomo...quella è energia cinetica. Se non ci fosse più energia gli elettroni preciterebbero sul nucleo provocando...non si sa cosa.

Il secondo motivo è che per raggiungere lo stato quiete assoluta si deve arrivare allo zero assoluto e ciò non è possibile perché è un limite fisico (per approfondimenti si legga l'articolo “Cosa sono i limiti fisici'” etichetta “Scienza” su questo blog) .

Il terzo motivo è che nello stato di quiete assoluta il tempo avrebbe una dilatazione nulla e quindi scorrerebbe in modo infinito. La materia è comunque soggetta a usura e se raggiungesse lo scorrere del tempo in modo infinito non potrebbe esistere.

Il quarto motivo (ma questa teoria non è ancora stata universalmente accettata) è che comunque l'universo è in movimento. Attenzione: non si parla dell'espansione dell'universo, ma del fatto che il nostro universo si muove all'interno di non si sa cosa, ma è comunque in movimento.

Per questi motivi non è possibile arrivare allo stato di materia al 100%.

Prima di concludere vorrei dimostrare la trasformazione della materia in energia con un semplice esempio: la fiamma di una candela.

Quando si accende una candela non si fa altro che imprimere più energia cinetica agli atomi dello stoppino. Questi atomi accumulano energia finché raggiungono la velocità della luce e quindi lo stato di fotone. La luce della candela non si vede a distanze infinite perché i fotoni ad un certo punto diminuiscono la loro velocità e si trasformano di nuovo in materia.

Si badi bene che si è sempre parlato di trasformazione e mai di creazione o distruzione: infatti esiste il principio universale che “nulla si crea e nulla si distrugge, ma tutto si trasforma”.

Da tutto ciò si evince che il nostro universo è costituito da materia e energia che sono connesse tra di loro dal tempo.