Teoria delle stringhe e universi paralleli

Teoria delle stringhe, nulla centra con le stringhe delle scarpe e non immaginiamoci una guida per nodi con corde e quant’altro. Questa teoria si inserisce nella Fisica, in quella parte di fisica che non si tocca con mano ma che si concentra sull’esplorazione dell’universo, e degli universi paralleli possibili. E’ affascinante, non facile, ma da conoscere almeno a spanne. Per lo meno per non fare figuracce immaginando stringhe di scarpa che fluttuano nell’aria.

Teoria delle stringhe: cosa è

La teoria delle stringhe si trova spiegata nei libri di Fisica teorica, letteralmente tradotta dall’inglese “string” che significa “corda”. E’ in continua evoluzione come teoria ed è nata con lo scopo di conciliare la meccanica quantistica con la relatività generale anche se Einstein ha trattato anche la relatività ristretta L’obiettivo sarebbe quello di arrivare ad una sorta di “teoria del tutto”, sogno di molti.

Ci stiamo lavorando, passo dopo passo, su vari fronti e anche in parallelo in differenti modi, come è giusto che sia.

Tutti partiamo da un principio fondante, ovvero che la materia, la radiazione e, sotto certe ipotesi, lo spazio e il tempo sono la manifestazione di entità fisiche fondamentali che, a seconda del numero di dimensioni in cui si sviluppano, vengono chiamate stringhe oppure p-brane. Quindi, alla base di tutto, di tutto tutto, ci sono queste fantomatiche e difficile da immaginare, stringhe.

Teoria delle stringhe e fisica quantistica

Nel campo della fisica quantistica inizia a fare capolino nella storia della scienza agli inizi degli anni ’20 del secolo scorso la teoria quantistica dei campi con cui alle particelle vengono associati i quanti di energia dei campi d’onda corrispondenti.

Effettuando nei successivi decenni numerosi esperimenti, si è poi arrivato a considerare come la materia fosse composta da elettroni, protoni e neutroni a cui affiancare moltissime altre particelle considerate instabili per via dei loro tempi di disintegrazione spontanea dell’ordine di qualche milionesimo di secondo. Altro che instabili!

In questo contesto spunta una tecnica detta dei diagrammi di Feynamm, usati per studiare e spiegare le interazioni tra le particelle che vengono spesso indotte da scambi di altre particelle. Con questi diagrammi si riesce a collegare la probabilità di reazione (sezione d’urto) a processi in cui le particelle reagenti generano altre particelle in stati intermedi.

Utili, questi diagrammi, ma quando le interazioni tra particelle che andiamo a considerare sono quelle forti, non funzionano così bene e diventa necessario inventarsi qualcosa di più efficace e adatto. Ecco la Teoria delle Stringhe, nel 1968 da un un’intuizione del fisico italiano Gabriele Veneziano, anche se poi sono Yoichiro Nambu, Holger Bech Nielsen e Leonard Susskind due anni dopo a introdurla ufficialmente.

A proseguire il lavoro sono arrivati altri loro colleghi come John Schwarz e Joël Sherk che nel 1974 hanno ottenuto e introdotto il gravitone, una particella con spin pari a 2, e Michael Green e John Schwarz che nel 1984 sono riusciti a spiegare tutti i fenomeni di interazione con la teoria delle stringhe, tanto che cominciò a diventare nota, per lo meno di nome, anche ai non addetti al settore.

Teoria delle stringhe: universi paralleli

Con la Teoria delle Stringhe tutte le particelle elementari sono intese come dei modi vibrazionali di stringhe talmente piccole da non essere distinguibili dalle particelle elementari. Immaginiamole come piccole cordicelle vibranti, sia chiuse sia aperte, che vibrano creando tutte le particelle bosoniche e fermioniche ad oggi note. Sono un milione di volte più piccole dei quark e sarebbero i costituenti ultimi della materia, ecco perché è praticamente impossibile, almeno per ora, osservarle. Quando le stringhe vibrano, possono originare sia materia sia energia.

Grazie alla Teoria delle Stringhe si è ipotizzata l’esistenza di nuove dimensioni e, di conseguenza, di universi paralleli, ben diversi da quello che studiamo con il sistema solare da bambini. Si intendono altre dimensioni oltre le 3 spaziali e quella temporale che permettono di parlare si nuove dimensioni o di realtà parallele. Ad oggi sono oggetto di studio reale, prima della teoria delle stringhe erano solo delle voci considerate deliranti.

Teoria delle stringhe: universo elegante

Si parla di universo “elegante” per via della solida ed elegante base matematica che questa teoria ha alla base, quelli in cui è carente per ovvi motivi, è la parte di verifiche a livello sperimentale.

Teoria delle stringhe: libri

Una lettura non troppo per scienziati ma certamente da consigliare a chi ha davvero voglia di approfondire questa tematica, e indagare anche su cosa è l’Antimateria,  è “La forma dello spazio profondo. La teoria delle stringhe e la geometria delle dimensioni nascoste dell’universo” di Shing-Tung Yau e Steve Nadis, in vendita anche su Amazon a 20 euro.

Il primo dei due autori, nel 1976, ha conquistato la Medaglia Fields, il premio Nobel dei matematici. Come immaginabile è stato grazie al fatto di essere riuscito a dimostrare l’esistenza di alcune forme complesse che oggi conosciamo con il suo nome. Si tratta di spazi invisibili ma che, in parte proprio per questo, possono essere essenziali per capire alcuni dei fenomeni fisici più noti e importanti.

Leggendo “La forma dello spazio profondo” possiamo avvicinarci alla Teoria delle Stringhe seguendo passo dopo passo il percorso fatto da chi l’ha formulata, sorprendendo la comunità scientifica e attirando anche critiche e perplessità. Alcuni sostenevano, e forse tuttora lo borbottano, che quanto immaginato da Yau fosse troppo bello per essere vero.

Ecco perché la teoria delle stringhe è considerata rivoluzionaria, in grado di tracciare una nuova visione dell’Universo e di mescolare le carte in molti campi che riguardano la fisica, la matematica e la geometria. L’idea è senza dubbio affascinante e da questo libro lo si comprende bene. Meglio però prima ripassare quali sono le particelle subatomiche elementari. 

A proposito di Teorie, avete mai sentito parlare di Teoria dei Giochi ? 

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Pubblicato da Marta Abbà il 12 Maggio 2018