La cosmologia, lo studio dell’universo, è afflitta da numerosi problemi irrisolti. Storicamente, questi problemi irrisolti hanno portato a nuovi sviluppi nella fisica che hanno continuato a rivoluzionare il campo, ma nell’ultimo mezzo secolo i cosmologi hanno scoperto nuovi problemi e hanno fornito meno soluzioni corrispondenti. Trovare le soluzioni a questi problemi può richiedere un pensiero radicalmente nuovo e una maggiore tolleranza verso l’assunzione di dottori di ricerca inclini a perseguire le proprie idee piuttosto che seguire semplicemente quelle di scienziati senior.
Uno dei problemi più cospicui in cosmologia è la costante cosmologica, che governa l’espansione dell’universo, nota anche come energia oscura. Una parte sostanziale, circa il 60%, dell’energia di massa nell’universo è in una forma di energia misteriosa che sta spingendo il cosmo a pezzi ad un ritmo accelerato. Cos’è questa energia e da dove viene? I cosmologi non hanno una vera idea.
Sebbene venga dato un nome simile, c’è un altro problema in cosmologia, la cosiddetta materia oscura, che in realtà non è correlata all’energia oscura, tranne nella misura in cui coinvolgono cose che non comprendiamo. Circa il 90% della massa nell’universo è in una forma di materia apparentemente invisibile che chiamiamo materia oscura. Questa materia oscura può essere misurata solo dall’attrazione gravitazionale che esercita sugli oggetti che la circondano, e tutte le galassie che osserviamo ne contengono grandi aloni, che spesso si estendono per centinaia di migliaia di anni luce oltre il confine della materia luminosa. Questa materia oscura è materia reale, come le particelle massicce che interagiscono debolmente (WIMP), o forse è solo un artefatto osservativo causato da una teoria della gravità impropria? Qualsiasi cosmologo che lo capisca sarebbe praticamente garantito un premio Nobel, eppure nessuno ci è riuscito.
Un altro mistero è il motivo per cui c’è così tanta più materia che antimateria nell’universo. Secondo le teorie fisiche, queste forme di materia sono essenzialmente equivalenti, ma la materia convenzionale è osservata in abbondanze molto maggiori dell’antimateria. C’era una grande quantità di entrambi i tipi nell’universo primordiale, e per lo più si annientavano l’uno con l’altro per lasciare la materia di oggi? O c’era una questione molto più convenzionale fin dall’inizio? Se sei un cosmologo, questo è il genere di cose che ti tiene sveglio la notte.
Alcune delle risposte alle domande di cui sopra possono derivare dal principio antropico: l’idea che i valori osservati fossero molto diversi, l’universo sarebbe ostile alla vita e quindi non ci sarebbero cosmologi a porre queste domande. Ma altri vedono il principio antropico come una scappatoia, perché offre una spiegazione conveniente per praticamente tutto ciò che vogliamo. Ci sono numerosi altri problemi irrisolti in cosmologia, che hanno a che fare con la generazione di massa per i neutrini, la questione dell’entropia nel lontano passato e le condizioni dell’universo subito dopo il Big Bang. Se vuoi saperne di più, vai a leggere un libro sull’argomento di un rispettato cosmologo.