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Fisica e Videogiochi: l’energia oscura in Mass Effect

Fisica e Videogiochi è una rubrica che vuole unire scienza e divertimento per scoprire i segreti della fisica, possibile e impossibile, usata nei videogames. Oggi parliamo di Mass Effect.

In questo primo articolo di “Fisica e Videogiochi”, una serie di approfondimenti dedicati all’analisi scientifica delle tecnologie che appaiono nelle opere videoludiche, affrontiamo il magico Elemento Zero e l’energia oscura nella saga di Mass Effect.

È l’anno 2148. L’umanità, nella sua corsa allo spazio, ha ormai colonizzato Marte da decenni. Tuttavia in una zona del pianeta si riportano campi elettromagnetici molto inusuali: dopo anni di ricerche una spedizione scientifica riesce finalmente a scoprire la fonte di queste anomalie. Si tratta delle rovine di un’antica civiltà, i Prothean, nelle quali gli uomini scoprono non solo delle navi spaziali abbandonate e dati scientifici importantissimi, ma anche una sostanza raffinata che cambierà per sempre la storia dell’umanità: l’Elemento Zero.

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Così comincia la storia fantascientifica della saga di Mass Effect che, dopo averci offerto una trilogia cominciata ormai 10 anni fa e che occupa un posto d’onore nell’Olimpo dei videogiochi, è tornata alla ribalta con Mass Effect: Andromeda.

L’Elemento Zero è una sostanza che, sottoposta a correnti elettriche, sarebbe in grado di fornire o sottrarre massa agli oggetti circostanti attraverso l’uso dell’energia oscura: il cosiddetto “effetto massa” che battezza il gioco. Ma cos’è l’energia oscura? Come si fornisce corrente elettrica a un corpo? È possibile fornire o meno massa a un oggetto?

Energia oscura e massa negativa

Il colore blu/viola indica una maggiore velocità di allontanamento delle galassie (la nostra si trova al centro)

Cominciamo con l’analizzare il funzionamento dell’Elemento Zero: il gioco ci dice che sottoponendo la sostanza a una corrente elettrica si genera un campo in grado di modificare la massa degli oggetti e, in particolare, che questa massa aumenta se la corrente è positiva e diminuisce se la corrente è negativa.

Una corrente è un movimento di elettroni in un corpo: queste particelle, che si trovano in zone periferiche degli atomi dette Orbitali e che si muovono costantemente attorno al loro nucleo, possono essere messe in moto mediante un Campo Elettrico sufficientemente grande.

Una delle proprietà degli elettroni è avere una carica elettrica, (una grandezza fisica propria dell’oggetto esattamente come la massa) sempre uguale e negativa. Possono essere dunque mossi da campi elettrici negativi per repulsione, o positivi per attrazione. Se ad esempio sottoponiamo un corpo a un campo negativo, i suoi elettroni si disporranno lontano dalla fonte del campo e allo stesso modo, per un campo positivo, si avvicineranno alla sua fonte. Alla luce di questo, è possibile immaginare che l’Elemento Zero funzioni grazie alla distanza tra le sue particelle costituenti, modificata mediante campi elettrici esterni che hanno effetti dilatanti o comprimenti in base al loro essere positivi o negativi.

Sottoposto a tali campi, l’elemento zero genera una variazione di massa negli oggetti circostanti e il gioco ci suggerisce che lo faccia mediante l’energia oscura: ma cos’è questa energia oscura? Nessuno lo sa bene, ed è per questo che è chiamata “oscura”: ma andiamo con ordine.

Negli anni ’90 è stato attestato che i corpi celesti tendono ad allontanarsi con una velocità che cresce con la loro distanza: è la nota Legge di Hubble che ci dice che più essi sono lontani, più si allontanano velocemente. Ad oggi non abbiamo chiarezza di quale sia l’energia che permette questo fenomeno ma visto che lo osserviamo dev’esserci un’energia oscura che porta a questo fenomeno.

Le teorie più in voga vedono come candidato l’Energia del vuoto: il vuoto infatti non sarebbe “veramente vuoto” ma avrebbe un suo contributo di energia repulsiva estremamente piccola (che si osserva ad esempio nell’Effetto Casimir) che però su scala galattica, sommando gli effetti di distanze spaventosamente grandi, fornirebbe effetti repulsivi in grado di vincere l’attrazione gravitazionale.

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Il bosone di Higgs decade in 4 muoni

Purtroppo attualmente i valori previsti per questa energia sono troppo piccoli per spiegare il fenomeno, ma una cosa interessante è che parte di questa energia dovrebbe dipendere dal campo di Higgs, un campo di energia che permea l’universo diventato famoso a causa del Bosone di Higgs (a volte chiamata anche dal grande pubblico Particella di Dio), la particella che esprime la sua eccitazione e che è stata osservata da LHC solo raggiungendo energie estremamente elevate. E indovinate a cosa serve il campo di Higgs? A dare massa alle particelle.

Ecco dunque che il puzzle si ricompone. L’elemento zero, soggetto a un campo esterno, potrebbe modificare la distanza tra i suoi componenti andando ad agire così indirettamente sul vuoto e sul campo di Higgs, fornendo o sottraendo massa alle particelle.

È possibile creare una massa negativa?

Ma è possibile realmente un simile funzionamento? Ovviamente si tratta di semplici illazioni: le strutture atomiche che noi conosciamo e deformiamo non mostrano simili comportamenti, non conosciamo alcun meccanismo che funzioni in questo modo e dovremmo anche giustificare il fatto che il Campo di Effetto Massa influenzi una certa regione di spazio circostante.

Inoltre la cosa sarebbe assolutamente sconveniente dal punto di vista energetico. La famosa formula della relatività di Einstein, E=mc^2, ci viene in aiuto: a poca massa corrisponde moltissima energia e dunque avremmo bisogno di energie sconvenientemente elevate per ottenere effetti massivi evidenti.

Tuttavia potremmo immaginare che l’elemento zero funzioni come un catalizzatore, un soggetto che non prende parte a una reazione se non abbassando l’energia necessaria per ottenerla. Inutile dire tuttavia che questo rischierebbe di violare una delle più certe leggi del nostro universo, la conservazione di energia, che impedisce (se non per brevissime quantità e periodi su scala subatomica) di creare o distruggere energia e materia dal nulla, ma solo di trasformarle in altre forme di materia o energia.

Insomma, l’Effetto Massa non è concettualmente del tutto impossibile, ma sicuramente molto improbabile. Beh, almeno non rischiamo che una Sovereign venga a farci visita all’improvviso sfruttando un Mass Relay, no?

Gianmario Marrelli è laureato in Fisica della Materia presso l’università di Firenze. Nella vita si occupa di Tecnologie Digitali applicate alla Didattica, formando i docenti sulle capacità didattiche degli strumenti digitali tra i quali la sua passione, i videogiochi.