I wormhole svolgono un ruolo chiave in molti film di fantascienza, spesso come scorciatoia tra due punti distanti nello spazio. In fisica, però, questi tunnel nello spaziotempo sono rimasti puramente ipotetici. Un team internazionale guidato dal Dr. Jose Luis Blázquez-Salcedo dell'Università di Oldenburg ha presentato ora un nuovo modello teorico sulla rivista scientifica Lettere di revisione fisica ciò fa sembrare i wormhole microscopici meno inverosimile rispetto alle teorie precedenti.

wormhole, come buchi neri, compaiono nelle equazioni della teoria della relatività generale di Albert Einstein, pubblicato nel 1916. Un importante postulato della teoria di Einstein è che l'universo ha quattro dimensioni:tre dimensioni spaziali e il tempo come quarta dimensione. Insieme formano quello che è noto come spaziotempo, e lo spaziotempo può essere allungato e curvato da oggetti massicci come stelle, proprio come un foglio di gomma sarebbe curvato da una sfera di metallo che vi affonda.

La curvatura dello spaziotempo determina il modo in cui oggetti come astronavi e pianeti, ma anche leggero, muoversi al suo interno. "In teoria, lo spaziotempo potrebbe anche essere piegato e curvato senza oggetti massicci, "dice Blázquez-Salcedo, che da allora si è trasferito all'Università Complutense di Madrid in Spagna. In questo scenario, un wormhole sarebbe una regione estremamente curva nello spaziotempo che assomiglia a due imbuti interconnessi e collega due punti distanti nello spazio, come un tunnel. "Da un punto di vista matematico una tale scorciatoia sarebbe possibile, ma nessuno ha mai osservato un vero wormhole, " spiega il fisico.

Inoltre, un tale wormhole sarebbe instabile. Se per esempio un'astronave volasse su una di esse, collasserebbe istantaneamente in un buco nero, un oggetto in cui la materia scompare, per non essere mai più visto. La connessione che forniva ad altri luoghi dell'universo sarebbe stata interrotta. I modelli precedenti suggeriscono che l'unico modo per mantenere aperto il wormhole è con una forma esotica di materia che ha una massa negativa, o in altre parole pesa meno di niente, e che esiste solo in teoria. Però, Blázquez-Salcedo e i suoi colleghi, il dott. Christian Knoll dell'Università di Oldenburg e Eugen Radu dell'Università di Aveiro in Portogallo, dimostrano nel loro modello che i wormhole potrebbero essere attraversabili anche senza tale materia.

I ricercatori hanno scelto un approccio "semiclassico" relativamente semplice. Hanno combinato elementi della teoria della relatività con elementi della teoria quantistica e della teoria dell'elettrodinamica classica. Nel loro modello considerano alcune particelle elementari come gli elettroni e la loro carica elettrica come la materia che deve passare attraverso il wormhole. Come descrizione matematica, hanno scelto l'equazione di Dirac, una formula che descrive la funzione di densità di probabilità di una particella secondo la teoria quantistica e la relatività come un cosiddetto campo di Dirac.

Come riportano i fisici nel loro studio, è l'inclusione del campo di Dirac nel loro modello che permette l'esistenza di un wormhole attraversabile dalla materia, a condizione che il rapporto tra la carica elettrica e la massa del wormhole superi un certo limite. Oltre alla materia, i segnali, ad esempio le onde elettromagnetiche, potrebbero anche attraversare i minuscoli tunnel nello spaziotempo. I microscopici wormhole ipotizzati dal team probabilmente non sarebbero adatti per i viaggi interstellari. Inoltre, il modello dovrebbe essere ulteriormente perfezionato per scoprire se tali strutture insolite potrebbero effettivamente esistere. "Pensiamo che i wormhole possano esistere anche in un modello completo, " dice Blázquez-Salcedo.