La definizione di “warp drive” (in italiano “propulsione a curvatura”), il Sacro Graal del viaggio spaziale che ci permetterebbe di piegare lo spazio-tempo e superare le enormi distanze che separano gli uomini dalle stelle, deriva dalla fantascienza, in particolare dal mondo di “Star Trek”. Il warp drive della Federazione funziona facendo collidere materia e antimateria e convertendo l’energia esplosiva in propulsione. Star Trek suggerisce che questa straordinaria energia spinge la nave a velocità superiori a quella della luce. Il concetto di warp drive è così allettante semplicemente perché lo spazio è davvero grande. Un razzo moderno a combustione chimica impiegherebbe oltre 100.000 anni per viaggiare fino ad Alpha Centauri, il nostro sistema stellare più vicino. Anche se viaggiassimo alla velocità della luce, che è convenzionalmente impossibile, un viaggio di sola andata richiederebbe 4 anni. Senza warp drive, probabilmente non raggiungeremo mai un sistema stellare vicino.
Fino a questo momento, gli scienziati si erano lentamente avvicinati alla fantasia del viaggio più veloce della luce, basandosi su bizzarre teorie di fisica e di materia esotica. Ma in un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Classical and Quantum Gravity, Erik Lentz dell’Università di Göttingen ha creato un progetto teorico di un warp drive fondato sulla fisica convenzionale. La teoria di Lentz supera il bisogno di una fonte di materia esotica, reinventando la forma dello spazio curvo.
La nostra attuale comprensione della propulsione a curvatura risale al 1994, quando il fisico teorico Miguel Alcubierre propose per la prima volta quello che sarebbe diventato noto come Alcubierre Drive. L’Alcubierre Drive è conforme alla teoria della relatività generale di Einstein per raggiungere il viaggio superluminale. “Attraverso un’espansione puramente locale dello spazio-tempo dietro la navicella spaziale e una contrazione opposta davanti ad essa, è possibile un movimento più veloce della luce, così come visto dagli osservatori al di fuori della regione disturbata”, scriveva Alcubierre.
Essenzialmente, un Alcubierre Drive spenderebbe una quantità enorme di energia, probabilmente più di quanto ne sia disponibile all’interno dell’universo, per contrarre e torcere lo spazio-tempo davanti ad essa e creare una bolla. All’interno di questa bolla, ci sarebbe un sistema di riferimento inerziale in cui gli esploratori non sentirebbero l’accelerazione propria. Le regole della fisica varrebbero comunque all’interno della bolla, ma la navicella sarebbe localizzata al di fuori dello spazio. L’idea di Alcubierre si basa sullo spendere quantità enormi di energia per creare una bolla di materia esotica, in questo caso, energia negativa. Il problema è che non c’è nessun meccanismo conosciuto alla fisica delle particelle in grado di creare questa energia negativa.
Questo ci porta allo studio di Lentz, in cui viene svelato un nuovo metodo per creare un warp drive utilizzando la fisica convenzionale e senza il bisogno di sconosciute forme di materia esotica. Lentz si è reso conto che c’erano specifiche forme di bolle dello spazio-tempo che gli scienziati non avevano considerato. Queste bolle prendono la forma di solitoni, onde compatte che mantengono la loro forma mentre si spostano a velocità costante. Lentz ha derivato le equazioni di Einstein per diverse configurazioni di solitoni fin quando ha trovato quella che funzionava con le fonti di energia convenzionali e senza il bisogno di materia esotica.
“Questo studio ha spostato il problema del viaggio più veloce della luce un passo avanti dalla ricerca teorica nella fisica fondamentale e più vicino all’ingegneria. Il prossimo passo è comprendere come portare la quantità astronomica di energia necessaria all’interno del range delle tecnologie odierne, come una grande centrale a fissione nucleare moderna. Poi possiamo parlare della costruzione dei primi prototipi”, ha dichiarato Lentz.
La bolla di curvatura di Lentz, quindi, non supera uno dei grandi ostacoli per il viaggio più veloce della luce: l’immensa quantità di energia richiesta per piegare lo spazio-tempo. Creare una bolla di curvatura per un velivolo ampio 200 metri che viaggia alla velocità della luce richiede circa 100 volte l’energia contenuta nella massa di Giove, spiega Lentz, che è circa 30 ordini di grandezza in più rispetto alla potenza dei moderni reattori nucleari. “Fortunatamente, sono stati proposti diversi meccanismi di risparmio di energia che possono potenzialmente ridurre l’energia richiesta di quasi 60 ordini di grandezza”, afferma Lentz. Nel frattempo, l’esperto crede che il plasma che circonda stelle di neutroni estremamente magnetiche possa essere un posto naturale per cercare le firme di solitoni ad energia positiva.
In conclusione, lo studio di Lentz riaccende il dibattito sulla possibilità del viaggio più veloce della luce sulla base della fisica convenzionale. Se potesse essere generata energia sufficiente, le equazioni utilizzate in questo studio permetterebbero di viaggiare fino a Proxima Centauri e tornare sulla Terra in anni, invece che in decenni o millenni. Inoltre, in un solitone, le forze mareali sarebbero minime, per cui il passare del tempo all’interno del solitone corrisponderebbe al tempo all’esterno. Ciò significa che in questi viaggi non ci sarebbero le complicazioni del cosiddetto paradosso dei gemelli, ossia il fenomeno per cui un gemello che viaggia alla velocità della luce invecchierebbe molto più lentamente dell’altro che è rimasto sulla Terra. Secondo le equazioni di Lentz, entrambi i gemelli, ritrovandosi, avrebbero la stessa età.
