Come una tazza d'acqua può svelare i segreti del nostro universo

23 agosto 2023

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dalla Queen Mary, Università di Londra

I ricercatori della Queen Mary University di Londra hanno fatto una scoperta che potrebbe cambiare la nostra comprensione dell’universo. Nel loro studio pubblicato su Science Advances, rivelano, per la prima volta, che esiste un intervallo in cui le costanti fondamentali possono variare, consentendo la viscosità necessaria affinché i processi vitali si verifichino all’interno e tra le cellule viventi. Questo è un pezzo importante del puzzle per determinare da dove provengono queste costanti e come influenzano la vita come la conosciamo.

Nel 2020, lo stesso team ha scoperto che la viscosità dei liquidi è determinata da costanti fisiche fondamentali, stabilendo un limite alla fluidità di un liquido. Ora questo risultato viene portato nel regno delle scienze della vita.

Le costanti fisiche fondamentali modellano la struttura dell'universo in cui viviamo. Le costanti fisiche sono quantità con un valore che generalmente si ritiene sia di natura universale e che rimanga invariato nel tempo, ad esempio la massa dell'elettrone. Governano le reazioni nucleari e possono portare alla formazione di strutture molecolari essenziali per la vita, ma la loro origine è sconosciuta. Questa ricerca potrebbe avvicinare gli scienziati alla determinazione dell’origine di queste costanti.

"Capire come l'acqua scorre in una tazza risulta essere strettamente correlato alla grande sfida di individuare le costanti fondamentali. I processi vitali all'interno e tra le cellule viventi richiedono movimento ed è la viscosità che determina le proprietà di questo movimento. Se le costanti fondamentali cambiano, La viscosità cambierebbe in modo troppo influente sulla vita come la conosciamo. Ad esempio, se l'acqua fosse viscosa come il catrame, la vita non esisterebbe nella sua forma attuale o non esisterebbe affatto. Ciò vale oltre l'acqua, quindi tutte le forme di vita che utilizzano lo stato liquido per funzionare ne risentirebbe."

"Qualsiasi cambiamento nelle costanti fondamentali, compreso un aumento o una diminuzione, sarebbe ugualmente una brutta notizia per il flusso e per la vita basata sui liquidi. Ci aspettiamo che la finestra sia piuttosto stretta: ad esempio, la viscosità del nostro sangue diventerebbe troppo densa o troppo sottile per il corpo. funziona con solo una piccola variazione percentuale di alcune costanti fondamentali come la costante di Planck o la carica dell'elettrone", ha detto il professore di fisica Kostya Trachenko.

Sorprendentemente, si pensava che le costanti fondamentali fossero sintonizzate miliardi di anni fa per produrre nuclei pesanti nelle stelle e allora la vita come la conosciamo oggi non esisteva. Non c’era bisogno che queste costanti venissero messe a punto a quel punto per consentire anche la vita cellulare miliardi di anni dopo, eppure queste costanti si rivelano biocompatibili per fluire dentro e tra le cellule viventi.

Un'ipotesi di accompagnamento è che potrebbero essere state coinvolte più accordature e questo suggerisce quindi una somiglianza con l'evoluzione biologica in cui i tratti sono stati acquisiti in modo indipendente. Attraverso meccanismi evolutivi, le costanti fondamentali possono essere il risultato del fatto che la natura arriva a strutture fisiche sostenibili. Resta da vedere come i principi dell'evoluzione possano essere utili per comprendere l'origine delle costanti fondamentali.

Maggiori informazioni: Kostya Trachenko, Vincoli sulle costanti fisiche fondamentali derivanti dalla viscosità e diffusione biocompatibili, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh9024. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh9024