Solo nei momenti successivi al Big Bang è stato possibile raggiungere questo livello di calore. Lo zero assoluto segna la temperatura minima alla quale qualcosa può trovarsi e corrisponde a -273,15º Celsius, o 0 Kelvin. Poiché il calore non è altro che movimento, questa temperatura segna la quiete totale, ma cosa succede all’estremo opposto?
Temperatura di Planck
Sebbene siamo meno familiari con l’altro estremo, la temperatura di Planck, o il “calore assoluto”, è un altro concetto utilizzato dalla fisica contemporanea. Qui forse dovremmo sottolineare il termine “fisica contemporanea” poiché, a questa temperatura, ciò che conosciamo della fisica smette di funzionare, lasciandoci in un terreno sconosciuto.
Di quanto calore stiamo parlando? Beh, di circa 142 quintilioni di Kelvin (K). O, in altre parole, 1,42·10^32 gradi Celsius: i 273 gradi di differenza tra le due scale sono irrilevanti su questa scala.
A titolo di confronto, possiamo sottolineare che la temperatura stimata del nucleo del nostro Sole è di circa 15 milioni di Kelvin, anche se i nuclei residui di alcune supernove possono raggiungere il miliardo di gradi. Qui sulla Terra, la scienza è riuscita a raggiungere temperature ancora più elevate: oltre 5 miliardi di Kelvin in un esperimento condotto nel 2012 nel Large Hadron Collider (LHC) del CERN.
Definire il massimo. Abbiamo sottolineato in precedenza che lo zero assoluto in temperatura era caratterizzato dall’assenza di movimento, dall’assenza di energia termica. La temperatura è una misura del trasferimento di energia: se qualcosa non ha energia, non può trasmetterla. Tuttavia, per trovare il calore assoluto dobbiamo andare oltre la termodinamica e incorporare un’altra area, quella della fisica quantistica.
Per comprendere questo limite, dobbiamo sapere che il calore è associato alle emissioni nello spettro elettromagnetico. Maggiore è il calore, maggiore è l’energia, minore sarà la frequenza in questo spettro. Ebbene, questo spettro non è infinito, poiché l’universo conosciuto ha una sua distanza minima, la distanza di Planck.
Questa lunghezza minima segna anche la lunghezza d’onda più corta e la massima energia che possiamo introdurre in un fotone. È quindi impossibile trasferire più energia termica.
Un’idea piuttosto teorica
La temperatura di Planck rimane, come abbiamo già detto, molto lontana sia da ciò che possiamo osservare nell’universo sia da ciò che siamo in grado di ricreare in un laboratorio. Un tempo forse non era così, poiché nei primi istanti dopo il Big Bang l’universo avrebbe raggiunto questo tipo di temperature.
Ma proprio il Big Bang è uno di quei contesti in cui le leggi della fisica, così come le intendiamo, non sono applicabili.
Oltre la fisica contemporanea. Il Big Bang è un chiaro esempio dell’esistenza di una fisica che ancora ci sfugge, così come lo sono i buchi neri. In entrambi i casi si tratta di contesti così estremi da rendere impossibile la descrizione di ciò che accade al loro interno attraverso le leggi della fisica che conosciamo oggi.
Tuttavia, continuiamo a cercare di comprendere questi estremi e le leggi che potrebbero governarli. Probabilmente, la tanto attesa “teoria” del tutto, che unifichi ciò che sappiamo della gravità relativistica con la fisica quantistica, potrà darci importanti indizi su questa frontiera del calore e, soprattutto, su cosa possa esserci oltre.
