Pran Nath, professore di fisica della Matthews Distinguished University presso la Northeastern University, afferma che "il 95% dell'universo è oscuro, invisibile agli occhi".

"Tuttavia, sappiamo che l'universo oscuro è lì grazie alla [sua] attrazione gravitazionale sulle stelle", dice. A parte la sua gravità, la materia oscura non è mai sembrata avere grandi effetti sull'universo visibile.

Tuttavia, la relazione tra questi domini visibili e invisibili, soprattutto quando l'universo si è formato per la prima volta, è rimasta una questione aperta.

Ora, Nath dice che ci sono prove sempre più evidenti che questi due regni apparentemente distinti in realtà si siano co-evoluti.

Attraverso una serie di modelli computerizzati, Nath e Ph.D. Il candidato Jinzheng Li ha scoperto che i settori visibile e nascosto, come li chiamano, probabilmente si sono coevoluti nei momenti successivi al Big Bang, con profonde ripercussioni sul modo in cui l'universo si è sviluppato da allora in poi.

Nath dice che c'è stato un tempo in cui alcuni fisici hanno effettivamente cancellato questo settore nascosto, poiché possiamo spiegare la maggior parte di ciò che accade nel visibile; cioè, se i nostri modelli possono rappresentare accuratamente ciò che possiamo vedere accadere intorno a noi, perché preoccuparsi di provare a misurare? qualcosa che non ha alcun effetto riconoscibile?

"La domanda è:qual è l'influenza del settore nascosto sul settore visibile?" chiede Nath. "Ma che ci importa? Possiamo spiegare tutto."

Ma non possiamo spiegare tutto, sostiene Nath. Ci sono anomalie che non sembrano adattarsi al cosiddetto "modello standard" dell'universo.

Che i settori visibile e nascosto siano reciprocamente isolati è un malinteso, dice Nath, basato sul presupposto "che i settori visibile e quello nascosto si siano evoluti indipendentemente l'uno dall'altro". Nath vuole ribaltare questo presupposto.

In un articolo pubblicato su Physical Review D , "Condizioni iniziali del Big Bang e materia oscura nascosta autointeragente", scritto in collaborazione con Li, Nath vuole porre quella che definisce "la domanda più importante:come facciamo a sapere che si sono evoluti in modo indipendente?"

Per verificare questa ipotesi, Nath e il suo team “hanno introdotto alcune deboli interazioni” tra i due settori nei loro modelli del Big Bang. Queste magre interazioni non sarebbero sufficienti a influenzare il risultato, ad esempio, degli esperimenti con l'acceleratore di particelle, "ma volevamo vedere quali sarebbero gli effetti sul settore visibile nel suo insieme", dice Nath, "dal tempo del Grande Vai all'ora corrente."

Anche con interazioni minime tra i due settori, Nath e il suo team hanno scoperto che l'influenza della materia oscura sulla materia visibile di cui siamo fatti potrebbe avere un impatto notevole sui fenomeni osservabili.

L’espansione di Hubble – che dice, in termini più semplici, che le galassie si stanno allontanando le une dalle altre, e quindi che l’universo si sta espandendo – per esempio, contiene una differenza “abbastanza seria” tra ciò che prevede il Modello Standard e ciò che è stato osservato . I modelli di Nath spiegano parzialmente questa differenza.

Una variabile importante è la temperatura del settore nascosto durante il Big Bang.

Possiamo esserne abbastanza certi che il settore visibile sia iniziato molto caldo al momento del Big Bang. Mentre l'universo si raffredda, dice Nath, "ciò che vediamo è ciò che resta di quel periodo dell'universo."

Ma studiando l'evoluzione dei due settori, Nath e il suo team sono riusciti a modellare entrambe le condizioni:un settore nascosto che all'inizio era caldo e un altro settore nascosto che all'inizio era freddo.

Ciò che hanno osservato è stato sorprendente:nonostante le differenze significative tra i modelli, con importanti implicazioni su come appariva l'universo nei primi tempi, sia il modello caldo che quello freddo erano coerenti con il settore visibile che possiamo osservare oggi.

Le nostre attuali misurazioni dell'universo visibile, in altre parole, non sono sufficienti per confermare da che parte si trovava inizialmente il settore nascosto:caldo o freddo.

Nath si affretta a sottolineare che, anziché un fallimento dell'esperimento, questo è un esempio di modelli matematici che superano le nostre attuali capacità sperimentali.

Non è che la differenza tra un settore nascosto caldo o freddo non abbia alcuna relazione con l'universo visibile, ma che non abbiamo eseguito esperimenti, ancora, con una precisione sufficientemente elevata. Nath menziona il telescopio Webb come un esempio della prossima generazione di strumenti che saranno in grado di effettuare osservazioni così precise.

L'obiettivo finale di tutto questo lavoro di modellazione è fare previsioni migliori sullo stato dell'universo, su come funziona e su cosa troveremo quando osserveremo sempre più in profondità nel cielo notturno.

Man mano che i nostri esperimenti acquisiranno maggiore precisione, le domande inserite nei modelli di Nath (il settore nascosto era caldo o freddo?) troveranno le loro risposte e quei modelli più chiari aiuteranno a prevedere le soluzioni a domande sempre più profonde.

"Che significato ha tutto questo?" chiede Nath. Gli esseri umani, dice, "vogliono trovare il loro posto nell'universo". E soprattutto "vogliono rispondere alla domanda:perché esiste un universo?"

"E stiamo esplorando questi temi. È la ricerca ultima degli esseri umani."