Per creare un wormhole, è necessario incollare insieme diverse parti dell'universo, collegandole attraverso un ponte o un tunnel, di solito chiamato "gola". Questa gola può essere grande o lunga quanto vuoi, ma dovrebbe esserre più breve della normale distanza dalla tua destinazione. Nella teoria della relatività generale di Einstein, fare un wormhole è piuttosto semplice: basta costruire un buco nero e collegarlo a un buco bianco (che è l'esatto opposto di un buco nero), ed eccolo qui: un tunnel attraverso lo spazio-tempo.
Sfortunatamente, il problema più grande con i wormhole è che sono incredibilmente instabili. Non appena si formano, le loro enormi forze gravitazionali li fanno a pezzi più velocemente della velocità della luce, il che li rende piuttosto inutili come scorciatoie reali attraverso l'universo.
L'unico modo conosciuto per stabilizzare un wormhole è usare una qualche forma di materia esotica. La materia esotica può assumere la forma di materia con massa negativa, che non sembra esistere nell'universo, o qualche altro scenario che viola quelle che sono conosciute come le condizioni energetiche della relatività generale. Le condizioni energetiche affermano semplicemente che tutti dovrebbero sperimentare energia positiva, in media, praticamente ovunque. Per stabilizzare un wormhole, tuttavia, un viaggiatore dovrebbe sperimentare una regione di energia negativa. Questa energia negativa equilibrerebbe l'energia positiva della massa del viaggiatore, mantenendo aperto il wormhole mentre lo attraversano.
Ci sono alcuni scenari fisici che portano a violazioni di alcune delle condizioni energetiche in alcune circostanze. Tuttavia, i fisici non conoscono un singolo caso in cui tutte le condizioni energetiche vengono violate, in media, per lunghi periodi di tempo, che è esattamente ciò che sarebbe invece necessario per costruire un wormhole.
La gravità è estremamente debole; è miliardi e miliardi di volte più debole di qualsiasi altra forza della natura. Questo fatto preoccupa molti fisici, perché quando qualcosa è così sorprendentemente diverso dal resto dell'universo, di solito c'è qualche interessante spiegazione fisica dietro di esso.
Ma non abbiamo alcuna spiegazione fisica del perché la gravità sia così debole. Un'idea tra i fisici teorici è che c'è di più nell'universo di quanto sembri. Ispirate dal concetto della teoria delle stringhe di molte dimensioni spaziali extra, tutte avvolte su se stesse e compresse in scale submicroscopiche, alcune teorie propongono che ci siano dimensioni spaziali aggiuntive alla realtà, oltre alle solite tre.
In queste teorie, le nostre tre dimensioni sono solo una "brana", una membrana relativamente sottile che esiste all'interno di una "massa" di dimensioni superiori. Quelle dimensioni extra non sono necessariamente enormi; se lo fossero, avremmo notato particelle o pianeti che appaiono e scompaiono dalla dimensione extra. Ma le dimensioni extra potrebbero essere più grandi delle minuscole dimensioni della teoria delle stringhe, forse grandi come un millimetro.
In questo scenario, tutte le forze e le particelle della natura sono quindi confinate alla brana tridimensionale, mentre la gravità da sola ha il privilegio di viaggiare attraverso la massa. Quindi, la gravità potrebbe essere forte come ogni altra forza, ma sarebbe così pesantemente diluita tra tutte le dimensioni extra che apparirebbe debole alla nostra esperienza tridimensionale.
Poiché queste idee basate sulla brana sono tentativi di comprendere la gravità, aprono nuove opportunità per esplorare la natura dei wormhole. La nostra conoscenza dei wormhole è governata dalla relatività generale, ma forse la presenza di dimensioni extra cambia il modo in cui opera la relatività generale, rendendo così possibili i wormhole, propone un team di ricerca indiano in un nuovo articolo pubblicato sul database di prestampa arXiv.
Nel documento, i fisici hanno esplorato la possibilità di costruire un wormhole nel modello "braneworld" proposto per la prima volta dai fisici Lisa Randall e Raman Sundrum nel 1999. Gli autori del nuovo articolo hanno scoperto che potrebbero effettivamente costruire un wormhole stabile e attraversabile in questo modello di gravità basato sulla brana. Ancora meglio, in questo scenario non ci sarebbe bisogno di alcuna materia esotica per farlo.
Sebbene il team abbia scoperto che questa situazione violava ancora le condizioni energetiche della relatività generale, hanno sostenuto che questa violazione era una caratteristica, non un bug. Invece di richiedere qualche ingrediente strano ed esotico (e probabilmente impossibile) per costruire un wormhole, la natura della gravità nelle dimensioni spaziali extra ha naturalmente dato origine a una violazione delle condizioni energetiche. Una volta che queste condizioni sono state rotte, i wormhole sono diventati una conseguenza naturale, secondo il team. I ricercatori sono arrivati persino a suggerire che se dovessimo mai osservare o creare direttamente un wormhole, questo potrebbe indicare che l'universo ha più dimensioni spaziali delle solite tre.
Come per tutti i lavori teorici sul tema dei wormhole, le incognite sono tante. Nessuno sa se la teoria di Randall-Sundrum, o qualsiasi altra teoria basata su brane e dimensioni extra, sia corretta. E nessuno ha una teoria quantistica della gravità, una teoria della gravità forte su piccola scala, che quasi certamente cambierebbe i calcoli, forse al punto da eliminare ancora una volta la possibilità di wormhole.
Ma questo risultato è ancora interessante, in quanto si unisce a una serie di sforzi per esplorare la nostra comprensione della gravità, portando la relatività generale ai limiti assoluti. I wormhole possono esistere o meno, ma tentare di comprenderli aumenterà sicuramente la nostra conoscenza dell'universo.