L’autore della risposta e’ il dott. Fabrizio Canfora, dottorando in fisica dell’Universita’ di Salerno.
Prima di tutto è necessario fare una premessa di carattere generale.
Il concetto di vuoto in fisica non è affatto “vuoto” ma ha diverse sfaccettature a seconda degli ambiti in cui si lavora. In generale, se per stato di vuoto si intende lo stato di minima energia, come quasi sempre accade, allora è chiaro che l’energia di tale stato dipende dall’osservatore, cioè, detto in termini tecnici, l’energia non è uno scalare bensì la componente lungo l’asse temporale di un quadrivettore.
Considera ad esempio una particella libera di massa M. Se siamo nel sistema di riferimento in cui essa è in quiete la sua energia relativistica è Mc2, se invece siamo in un riferimento in cui essa si muove ci sarà anche un contributo di energia cinetica (naturalmente si possono costruire tantissimi esempi più o meno
significativi). A volte è possibile selezionare su basi fisiche una classe di osservatori privilegiati (ad esempio gli osservatori inerziali in relatività ristretta) che selezionano un vuoto. Tuttavia ci sono esempi significativi in cui ci sono (almeno) due classi distinte di osservatori rilevanti (come nell’effetto Unruh) che hanno vuoti diversi. Finora abbiamo parlato di casi in cui mancavano interazioni, cioè casi in cui la dinamica è relativamente semplice. La situazione si complica nelle teorie interagenti, come ad esempio l’universo nel modello cosmologico standard. In tal caso, per un fissato osservatore (quindi stiamo escludendo la casistica di prima in cui lo stato di vuoto può cambiare al cambiare dell’osservatore), lo stato di minima energia dipende da una certa funzione delle variabili dinamiche detta potenziale. Lo stato di vuoto assoluto è lo stato in cui tale potenziale è nel suo minimo assoluto. Tuttavia, esistono un certo numero di modelli supportati da dati sperimentali in cui tale potenziale non ha solo un minimo assoluto ma anche vari minimi relativi (pensa ad esempio ad una curva con due “buche” di diversa profondità). In tal caso può accadere (ciò dipende da come era l’universo poco dopo il BigBang) che l’universo non inizi la sua evoluzione nello stato di minimo assoluto ma parta da un minimo relativo con una energia più elevata. L’evoluzione tende a far “cadere” l’universo nella buca più profonda ma è possibile che (se l’evoluzione iniziale è sufficientemente rapida) rimangano zone di universo confinate nella buca meno profonda (le cosiddette “bolle” di cui parlavi). I dettagli tecnici di tutto ciò sono complicati ma particolarmente interessanti.