Se i viaggi nel tempo a bordo della De Lorean di Ritorno al futuro vi hanno fatto sognare, forse quel sogno ora può essere riposto nel cassetto: un Big Bang in miniatura creato in laboratorio indica che probabilmente i viaggi temporali sono possibili solo per la fantascienza.

Igor Smolyaninov e Yu-Ju Hung della University of Maryland hanno simulato la nascita dell'universo impiegando una tecnologia molto avanzata in grado di deflettere la luce in modi inusuali.

Il loro esperimento sembra aver dimostrato che l'andamento della "freccia del tempo" non può curvare fino a ripiegarsi su se stesso per cancellare eventi che sono già accaduti.

Finora i viaggi nel tempo non sono stati possibili, dice Smolyaninov, e questo esperimento sembra indicare che non lo saranno mai.

Metamateria

Il nuovo simulatore del Big Bang è minuscolo, largo solo 20 micrometri. È composto da strati alternati di oro e plastica, messi assieme in modo da formare un metamateriale, una sostanza ideata per manipolare la luce.

Negli ultimi anni i ricercatori hanno fatto ricorso a metamateriali per creare marchingegni fantascentifici come il mantello dell'invisibilità o "superlenti" che consentono agli scienziati di "vedere" strutture più piccole di quelle della lunghezza d'onda della luce visibile.

I metamateriali hanno anche acceso l'interesse degli astrofisici, che ultimamente li hanno impiegati per creare buchi neri artificiali e simulatori di multiverso.

Secondo Smolyaninov e Hung, il loro metamateriale è una rappresentazione "ragionevole" del nostro universo, e in particolare dell'universo al tempo del big bang, circa 13, 7 miliardi di anni fa.

A causa del modo unico con cui il loro metamateriale deflette la luce, le equazioni che descrivono il passaggio di una particella attraverso il tempo sono simili a quelle che descrivono il moto dei fotoni e di altre particelle quantistiche, i plasmoni (il plasmone è un quanto delle oscillazioni di plasma, ovvero una quasiparticella risultante dalla quantizzazione delle oscillazioni di plasma).

"In questo tipo di materiale, il moto dei plasmoni sembra molto simile a quello delle particelle nello spaziotempo di Minkowski", dice Smolyaninov, riferendosi a un modello teorico messo a punto dall'omonimo matematico tedesco per studiare l'universo.

Lo strumento metamateriale quindi serve come modello per il nostro universo quadridimensionale: il moto orizzontale attraverso il piano del metamateriale è grosso modo analogo al movimento attraverso le tre dimensioni dello spazio, mentre il moto verticale rappresenta il movimento attraverso il tempo.

Un universo troppo disordinato

Per il loro esperimento, i ricercatori hanno utilizzato un fascio laser verde per innescare un evento simile al big bang nel metamateriale. La luce laser ha fatto si che gli atomi dell'oro generassero un esplosione di plasmoni.

Questi plasmoni si sono irradiati da un unico punto, proprio come secondo gli scienziati è successo con le particelle di materia in seguito al Big Bang.

L'andamento dei plasmoni irradiati, avanzando, si è fatto via via più disordinato. Il che è perfettamente coerente con la seconda legge della termodinamica, secondo cui - escluso ogni intervento esterno - i sistemi tendono a diventare più turbolenti con il passare del tempo.

Gli scienziati definiscono entropia la misura del disordine in un sistema, quindi un altro modo di affermare la seconda legge della termodinamica è dire che nel nostro universo l'entropia tende ad aumentare con il tempo.

Nel modello in laboratorio, l'equivalente del viaggio nel tempo sarebbe stato rappresentato dal plasmone che effettuava tutto il giro attraversando esattamente lo stesso percorso in cui aveva viaggiato in precedenza. Ma una volta che il plasmone ha deviato dal percorso - anche a causa dell'entropia - completare il giro non è più possibile.

I risultati dell'esperimento, pubblicati questo mese su arXiv.org, indicano che anche le particelle nel nostro universo potrebbero non essere in grado di muoversi indietro nel tempo.

Smolyaninov però ammette che l'esperimento è tutt'altro che infallibile: "Non so quanto corrisponda a ciò che avviene nella realtà".