Per quanto riguarda la storia dell'energia che pervade l'Universo, state facendo confusione tra due concetti distinti, ovvero confondete l'energia del vuoto (vacuum energy) con l'energia oscura (dark energy).

La seconda è stata postulata per spiegare alcuni fenomeni cosmologici, tipo l'accelerazione dell'espansione dell'Universo.

La prima invece è una banale conseguenza del principio di indeterminazione di Heisenberg. Vedo di spiegarvi il motivo.

Prendete un oscillatore armonico (altresì detto molla). L'energia di una molla dipende dal quadrato della velocità con cui oscilla e dal quadrato della sua elongazione dal punto di equilibrio, ovvero E = a*v^2 + b*x^2, dove a e b sono opportune costanti. Classicamente, una molla è nello stato energeticamente fondamentale quando non si muove e la sua elongazione è nulla, ovvero v=0 e x=0. L'energia che corrisponde a questo stato è, come uno si immagina, pari a 0.

Cosa dice, tuttavia, il principio (o meglio, teorema) di indeterminazione di Heisenberg? Afferma che il prodotto delle indeterminazioni della posizione e dell'impulso (sinonimo di velocità) di uno stato quantistico non può essere nullo, ma deve essere maggiore o uguale alla metà della costante di Planck ridotta (il famoso acca tagliato).

Quindi, se l'impulso (velocità) di una molla e la sua elongazione fossero esattamente nulle avremmo una violazione del principio di indeterminazione di Heisenberg, quindi lo stato fondamentale di una molla ha energia non-nulla. Dai conti si scopre che l'energia di una molla è E=hw(n + 1/2), dove w è la frequenza e h sarebbe acca tagliato. Ponendo n=0 (ovvero, lo stato fondamentale) si ottiene un'energia non nulla, pari a 1/2*hw.

Cosa ci incastra questo con il vuoto? In teoria quantistica dei campi si teorizza che lo spazio sia permeato da campi. In prima approssimazione possiamo pensare lo spazio come un continuo di punti i quali sono interconnessi l'uno agli altri vicini con degli oscillatori armonici. Quando si quantizzano questi campi si ottiene che il vuoto deve avere un'energia non-nulla nel suo stato fondamentale.

Sebbene queste cose siano più filosofiche che fisiche, è bene sapere che tutte le teorie delle interazioni delle particelle si basano sulla descrizione e quantizzazione di questi campi. In pratica, se classicamente si dice che le particelle interagiscono tramite campi, quantizzando questi si ottengono le particelle che mediano le interazioni.

Questo è più o meno il nocciolo del discorso.


Ammetto che non so se nei modelli cosmologici si includa o no l'energia del vuoto. Mi pare di capire di sì, e questo in parte spiega l'espansione dell'Universo. Ipotizzo che l'energia del vuoto non basti a spiegare tutta l'espansione, pertanto si introduce l'energia oscura.

Però, prendete questo trafiletto "cum grano salis".