8.2 Cosmologia del Big Bang: riformulare l’origine unica e metterla alla prova

Indice ／ Capitolo 8: Teorie di paradigma messe in discussione dalla Teoria dei Fili di Energia

Guida e obiettivi:
Puntiamo a tre mete. Anzitutto spieghiamo perché la «cronologia del Big Bang caldo» ha dominato a lungo: collega spostamento verso il rosso, fondo cosmico a microonde (CMB), elementi leggeri e crescita delle strutture in un filo coerente. In secondo luogo, indichiamo dove i quattro «pilastri teorici» iniziano a mostrare attriti nell’era dei dati di precisione e delle sonde multiple. Infine, proponiamo una riformulazione unificata: due strati di fondo — gravità tensoriale statistica (STG) (cfr. §1.11) e rumore di fondo tensoriale (TBN) (cfr. §1.12) — alimentati in modo continuo da particelle instabili generalizzate (GUP) (cfr. §1.10). Con un unico meccanismo mezzo–tensore rendiamo conto dello stesso insieme di osservazioni, senza che un singolo scoppio sia l’unico o il necessario racconto delle origini.

(Dopo la prima occorrenza, usiamo le forme estese in italiano per «gravità tensoriale statistica», «rumore di fondo tensoriale» e «particelle instabili».)

I. Quadro del paradigma dominante

Tesi centrali:

• L’universo è iniziato caldo e denso e poi si è raffreddato «espandendosi».
• Nei primi minuti ha sintetizzato elio, deuterio e tracce di litio.
• Dopo il disaccoppiamento plasma–fotoni è rimasto un CMB a 2,7 K; la sua fine tessitura codifica le fluttuazioni iniziali.
• La gravità ha amplificato le fluttuazioni fino a costruire la rete cosmica e le galassie.

Perché convince:

• Una linea temporale fluida allinea redshift → CMB → elementi leggeri → formazione delle strutture.
• Pochi parametri, quadro chiaro; l’immagine di un «grande botto» è intuitiva.
• Quattro pilastri sostengono il racconto: spostamento verso il rosso, CMB, abbondanze leggere, grande struttura.

II. I quattro pilastri: versione dominante → difficoltà → riformulazione in EFT

A. Spostamento verso il rosso (relazione di Hubble–Lemaître)

1. Versione dominante:
   Maggiore distanza implica maggiore spostamento, letto come stiramento metrico che allunga le lunghezze d’onda.
2. Difficoltà:

• Tensione vicino–lontano: i tassi di espansione da scale locali/candele standard e quelli dedotti dal CMB divergono in modo sistematico.
• Impronte direzionali/ambientali: preferenze di direzione e dipendenze dall’ambiente nei residui resistono a spiegazioni meramente sistematiche.
• Bilancio di percorso: integrare in un’unica contabilità gli effetti lungo raggio (ammassi, vuoti, filamenti) è difficile.

3. Riformulazione EFT — meccanismo:

• Due contributi acromatici nel medesimo bilancio:
  (a) spostamento da potenziale di tensione (TPR) — sorgente e osservatore poggiano su basi tensoriali diverse; i «tempi di riferimento» differiscono e inducono uno shift acromatico;
  (b) spostamento da evoluzione del percorso (PER) — durante la propagazione la luce attraversa una topografia tensoriale che evolve; l’asimmetria tra ingresso e uscita accumula uno shift netto acromatico.
• Tensione vicino–lontano attenuata: le differenze numeriche riflettono campioni diversi di storie tensionali e insiemi di percorsi, senza «spianare» forzatamente.
• I residui diventano mappa: piccoli scarti direzionali/ambientali sono pixel di curve di livello tensoriali, non rumore.

4. Punti verificabili:

• Acromaticità: sulla stessa linea di vista, le bande si spostano insieme; forte cromaticità falsifica.
• Coerenza d’orientazione: allineamento tra residui di supernovae, micro-scarti BAO e convergenza da lente debole.
• Tracciamento ambientale: direzioni che attraversano nodi/filamenti densi mostrano residui maggiori rispetto ai vuoti.

B. Fondo cosmico a microonde

1. Versione dominante:
   Bagliore termico di «Big Bang caldo → raffreddamento del plasma → disaccoppiamento»; spettro multipolare e polarizzazione E/B registrano «fluttuazioni iniziali + ritocchi tardivi».
2. Difficoltà:

• Imperfezioni a grande angolo: allineamenti a basso ℓ, asimmetria emisferica e macchia fredda non si lasciano ridurre al puro caso.
• Preferenza per un lensing più forte: i dati richiedono spesso un lensing un po’ più intenso del minimo atteso.
• Onde gravitazionali primordiali deboli: l’assenza di segnali semplici suggerisce inizi più morbidi/complessi.

3. Riformulazione EFT — meccanismo:

• Il fondo nasce dal rumore: in un’epoca di forte accoppiamento, il rumore di fondo tensoriale (ritorni a banda larga da de-costruzione di particelle instabili) termalizza rapidamente in quasi corpo nero fissando 2,7 K.
• Ritmi incisi sulla “pelle del tamburo”: compressione–rimbalzo incide «battiti acustici»; il disaccoppiamento «fotografa» picchi/valli e l’ossatura E.
• Lenti e brina: la gravità tensoriale statistica piega E→B e arrotonda le piccole scale come un vetro spesso; un lieve rumore tensoriale residuo ammorbidisce i bordi.
• Sostituto dell’inflazione — limiti di propagazione elevati: in una fase ad alta tensione con rilassamento lento, i limiti effettivi salgono; insieme a un «ridisegno a blocchi» della rete, appiattiscono rapidamente i contrasti e stabiliscono coerenza a lunga portata senza «super-stiramenti» geometrici.
• I motivi a grande angolo trovano casa: asimmetria emisferica, allineamenti a basso ℓ e macchia fredda emergono da texture tensoriali ultra-ampie più PER, non da soli sistematici.

4. Punti verificabili:

• Legame E/B–κ: correlazione più forte B–convergenza a piccole scale; co-mappare con lente debole.
• Impronta di percorso acromatica: macchie di temperatura legate al CMB si spostano insieme tra frequenze, segnalando evoluzione di percorso anziché foreground colorati.
• Unificazione della “forza di lente”: un’unica basemap del potenziale tensoriale adatta lensing del CMB e delle galassie diminuendo i residui.

C. Elementi leggeri (deuterio, elio, litio)

1. Versione dominante:
   La «nucleosintesi primordiale» fissa D/He/Li in pochi minuti; D e He concordano, Li risulta alto.
2. Difficoltà:

• Il problema del litio: ridurre Li senza toccare D/He è arduo; esaurimento stellare, revisioni di tassi o iniezioni esotiche hanno costi.

3. Riformulazione EFT — meccanismo:

• Finestra regolata dalla tensione (rilassamento lento ad alta tensione): un calo dolce imposta «accensione/spegnimento della fornace» e sposta lievemente «collo di bottiglia del D → produzione di Be/Li» senza intaccare la dorsale termica.
• Conservarne due, aggiustarne uno: mantenere D/He e ridurre moderatamente Li con ritocchi ai bordi finestra/flussi.
• Piccolo “aiuto” entro le tolleranze: brevissime iniezioni selettive di neutroni/fotoni soffici (echi statistici delle particelle instabili), vincolate da µ-distorsioni del CMB e tolleranze D/He, possono piegare Be/Li verso il basso senza rompere il quadro.

4. Punti verificabili:

• Piattaforma debolmente orientata: in stelle a bassissima metallicità, scarti sistematici di Li si correlano — seppur debolmente — con la mappa tensoriale.
• Catena coerente: il segno dei micro-aggiustamenti nei parametri fini del CMB e nella velocità sonora barionica coincide con la correzione di Li indotta dalla «finestra di tensione».

D. Formazione della grande struttura (rete cosmica e crescita galattica)

1. Versione dominante:
   La fine tessitura iniziale cresce su un «impalcato oscuro»; la materia barionica cade e forma filamenti–muri–nodi–vuoti.
2. Difficoltà:

• Crisi di piccola scala: conteggio dei sub-aloni, profili centrali e nane ultracompacte richiedono pesanti patch di feedback.
• Troppo presto, troppo massicce: oggetti molto maturi/compatti ad alto z.
• Dinamica troppo “ordinata”: curve di rotazione legano in modo insolitamente stretto massa visibile e trazione aggiuntiva.

3. Riformulazione EFT — meccanismo:

• La gravità tensoriale statistica fornisce trazione extra: la risposta tensoriale statistica del mare di energia alla densità aggiunge attrazione senza «zoo» di particelle; su piccola scala ammorbidisce i potenziali e nuclea i centri, attenuando «cuspide–nucleo» e «too big to fail».
• Canalizzazione precoce efficiente (rilassamento lento ad alta tensione): limiti elevati accelerano trasporto e fusioni; con la trazione extra, favoriscono compattazione precoce senza feedback estremi.
• Potenza alta-k tosata, sub-aloni fragili: scale di coerenza tensoriali sopprimono l’alto-k e riducono i semi; dopo la nucleazione l’energia di legame cala e i sub-aloni sono più vulnerabili alle maree — meno satelliti luminosi.
• La “regolarità” emerge strutturalmente: un nucleo tensoriale unificato proietta la materia visibile in trazione aggiuntiva, spiegando appiattimento dei dischi esterni, relazione di accelerazione radiale e Tully–Fisher barionica serrata con lo stesso campo esterno, senza coincidenze.

4. Punti verificabili:

• Un nucleo, più usi: lo stesso nucleo tensoriale adatta curve di rotazione e convergenza da lente debole, con residui che variano sistematicamente con l’ambiente.
• Residui co-allineati: campi di velocità e mappe di lensing mostrano residui allineati spazialmente, indicando direzione esterna comune.
• Tasso di compattazione precoce: l’abbondanza di galassie dense ad alto z segue ampiezza/durata previste per il rilassamento lento ad alta tensione.

III. Riformulazione unificata (una sola base per le quattro pietre)

• L’origine non è «un’esplosione puntiforme», ma una storia di rilassamento lento ad alta tensione dopo uno «sblocco» globale.
• Perché l’ordine emerge rapidamente: limiti di propagazione elevati e ridisegni a blocchi instaurano isoterme e coerenza di fase a lunga portata in tempi brevi (orizzonte/uniformità).
• Perché resta tessitura: durante il rilassamento, il rumore di fondo tensoriale fornisce perturbazioni a banda larga; filtri selettivi del paesaggio tensoriale congelano scale di coerenza come tessiture iniziali; la gravità tensoriale statistica guida poi la crescita.
• Perché maturità e “regolarità” sono precoci: la gravità tensoriale statistica sostiene in modo liscio; un nucleo tensoriale unificato proietta la materia visibile in una scala coerente di trazione; limiti elevati accelerano compattazione e trasporto.
• Una carta, più utilizzi: una sola basemap di potenziale tensoriale riduce insieme i residui di redshift, lensing del CMB, lente debole e curve di rotazione — meno pezze, più base comune.

IV. Verifiche multi-sonda (promesse tradotte in checklist)

• Allineamento direzionale: residui di redshift, bassi ℓ del CMB, convergenza da lente debole e micro-bias nei ritardi di lenti forti puntano verso la stessa direzione preferita.
• Vincolo acromatico: PER e TPR spostano le bande insieme; cromaticità marcata falsifica.
• Una sola carta riutilizzata: la stessa basemap riduce i residui sia nel lensing del CMB sia in quello galattico; carte diverse falsificano.
• Corsia rapida precoce: la frequenza di strutture dense ad alto z è coerente con ampiezza/durata del rilassamento lento ad alta tensione.
• Correlazione B–κ crescente alle piccole scale: i B-mode correlano di più con la convergenza a scale minori, in linea con la “forza di grinza” della gravità tensoriale statistica.

V. Risposte rapide a dubbi ricorrenti

• Si nega un universo primordiale caldo? No. Sostituiamo un «punto esplosivo» con una fase descrivibile di rilassamento lento ad alta tensione; le alte temperature derivano dal ri-riscaldamento di tensioni immagazzinate.
• Si rompono gli accordi esistenti? No. Deuterio/elio e il corpo principale del CMB restano; il litio e le anomalie a grande angolo trovano collocazione fisica.
• Tutto diventa “effetto ambiente”? No. Contano solo pattern direzionali/ambientali riproducibili; il resto resta sotto controlli sistematici.
• L’universo “si espande”? Osservativamente, «più lontano = più rosso». Qui la causa è TPR + PER; lo stiramento metrico globale non è l’unica spiegazione.

VI. Sintesi conclusiva

• Quattro pilastri, una base: redshift, CMB, elementi leggeri e crescita delle strutture si appoggiano sulla stessa fisica — mare di energia e paesaggio tensoriale.
• Origine unica non più esclusiva né necessaria: quando un meccanismo mezzo–tensore comune risolve più «anomalie e tensioni», un Big Bang unico cessa di essere l’unico punto d’avvio.
• Vantaggio metodologico: meno postulati e maggiore trasferibilità; racconti frammentati diventano una carta componibile, e al centro rimane la prova — non lo slogan.

In questo quadro di «fili e mare», i quattro pilastri confluiscono in una carta condivisa di potenziale tensoriale: fondo annerito dal rumore tensoriale, ritmo fissato dall’acustica accoppiata, percorsi scolpiti dalla gravità tensoriale statistica e spostamento generato da differenze di potenziale ed evoluzione del percorso.