La Teoria delle Stringhe

Siamo verso la metà degli anni Ottanta, quando una nuova e ulteriore rivoluzione prese piede, la Teoria delle Stringhe, che sostituì alla natura puntiforme delle particelle elementari il concetto di corde o stringhe.

Il nostro spazio fisico possiede solo 4 dimensioni apprezzabili alla nostra scala di grandezza e di ciò bisogna sempre tenere conto in qualsiasi teoria fisica; tuttavia, nulla vieta di per sé che una teoria possa affermare che vi sono delle dimensioni spaziali aggiuntive.

Nel caso della teoria delle stringhe, vi sono evidenze secondo cui lo spazio-tempo richieda 10, 11 o addirittura 26 dimensioni.

Ma queste dimensioni ulteriori dove sono nascoste?

Il conflitto viene risolto immaginando che le dimensioni aggiuntive siano “arrotolate su se stesse” o meglio compattificate.

Immaginiamo un tubo di gomma, praticamente uno di quelli utilizzati in giardino per irrigare le piante. Ipotizziamolo largo un centimetro, o poco più, di diametro; steso tra due pali a grande distanza, ad un chilometro o più da noi.

Ovviamente risulterebbe impossibile per noi distinguere il suo spessore e dovremmo ridurci a descriverlo semplicemente come una linea; cioè come un oggetto a una sola dimensione (seppur coscienti dell’esistenza di una dimensione in più).

Teoricamente però, una formica potrebbe muoversi nelle due dimensioni, cioé  lungo e attorno al tubo, ma  il suo movimento attorno al tubo non sarebbe praticamente percepibile a distanza. Sappiamo dell’esistenza di una dimensione avvolta su se stessa, ma quest’ultima  non avrebbe a conti fatti nessuna utilità pratica nelle nostre osservazioni macroscopiche.

C’è una grande differenza tra la dimensione lungo il tubo e quella attorno al tubo: la prima è estesa nello spazio ed è facilmente osservabile, la seconda è arrotolata su se stessa, contenuta in uno spazio percepito piccolissimo e misurabile soltanto se fossimo in grado di effettuare osservazioni con una precisione tanto maggiore quanto più il tubo di gomma è piccolo.

Potrebbero quindi effettivamente esistere molte altre dimensioni,  purché sufficientemente curve, tali da non averne percezione nella vita di tutti i giorni.

La teoria delle stringhe comunque, non prevede figure arbitrarie per la rappresentazione degli spazi in cui sono contenute le dimensioni extra arrotolate. Piuttosto sostiene che le extradimensioni siano arrotolate in figure a forma di spazi di Calabi-Yau, associate ad ogni punto dello spazio-tempo.

600px Calabi Yau 150x150 - La Teoria delle Stringhe

Decine di migliaia, sono i possibili spazi di Calabi-Yau ammissibili dalla teoria, ma considerando che nulla vietasse la possibilità di averne addirittura infiniti, è da valutarlo già come un bel risultato.

L’eleganza della Teoria delle Superstringhe, risiede nel fatto che essa prevede in maniera naturale la gravità. Il problema della singolarità (quella che viene a crearsi nel momento in cui teoria della relatività e fisica quantistica si incrociano) viene quindi superato.

Per evitare quest’ultima, si suppone quindi l’esistenza di una stringa fondamentale che abbia una lunghezza minima, data dalla lunghezza di Planck, al di sotto della quale non ha più senso parlare di dimensioni fisiche.

La teoria delle stringhe, spiega che le particelle elementari sono formate da un insieme di filamenti di energia simili a corde (il nome di “stringa”, deriva dall’inglese “string” che significa “corda”). Ognuna di queste corde, così come quelle di una chitarra, vibra in modo diverso, e in base al “tono di vibrazione” di ognuna di essa, i filamenti di energia sono in grado di produrre particelle differenti.

stringhe 300x241 - La Teoria delle Stringhe

Tutte le particelle che compongono il nostro mondo e il nostro universo, materia, energia, spazio e tempo, esisterebbero grazie alla vibrazione di queste corde.

Il modo diverso in cui queste corde vengono fatte vibrare determina la nascita di una o dell’altra particella.

Abbiamo anche parlato di dieci, e più, dimensioni spaziali. Ma perché?

Il fatto è che, matematicamente, la teoria delle stringhe non funzionerebbe in un universo fatto di sole 3 dimensioni. Con un’equazione è possibile dimostrare che tale sistema può funzionare unicamente in un universo dotato di 10 dimensioni spaziali e una temporale.

citazione feynman 1 260x160 - Richard Feynman riguardo la fisica quantistica
Citazioni
Richard Feynman riguardo la fisica quantistica

Richard Feynman (IPA: [ˈfaɪnmən]) (New York, 11 maggio 1918 – Los Angeles, 15 febbraio 1988) è stato un fisico e divulgatore scientifico statunitense, Premio Nobel per la fisica nel 1965 per l’elaborazione dell’elettrodinamica quantistica.

eccitonio 260x160 - Un nuovo stato della materia: l’eccitonio
Scienza
Un nuovo stato della materia: l’eccitonio

L’esistenza dell’eccitonio era stata teorizzata cinquant’anni fa, ma fino ad oggi la dimostrazione della sua esistenza continuava a sfuggire agli scienziati RICERCA – Lo stavano cercando da cinquant’anni e alla fine lo hanno osservato per caso. Stiamo parlando dell’eccitonio, una forma di materia la cui esistenza era stata teorizzata da tempo, ma che non era mai stata osservata. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Science. Ad incappare nell’eccitonio è stato un team internazionale di ricercatori guidato da Peter Abbamonte, professore di fisica alla Illinois University, mentre spetta a Jasper van Wezel, professore di fisica della University of Amsterdam l’interpretazione teorica dell’esperimento che ha fornito la conferma della scoperta. “Ricordo che Anshul era molto eccitato dal risultato delle nostre prime misure sul TiSe2. Eravamo nel laboratorio in piedi vicino la lavagna quando mi ha spiegato che avevamo osservato per la prima volta qualcosa che nessuno aveva mai visto prima: un plasmone morbido”. Così Mindy Rak, dottoranda nel team di Abbamonte assiema al collega Kogar Anshul, richiama il momento in cui ha realizzato cosa era emerso dai dati. Il plasmone morbido di cui parla è proprio la prova dell’esistenza dell’eccitonio ed è stato osservato in cristalli di titanio diselenio (TiSe2), un materiale semiconduttore molto studiato …

bolla sistema solare 260x160 - La bolla gigante in cui siamo nati
Scienza
La bolla gigante in cui siamo nati

All’alba di un nuovo anno che inizia novità sull’inizio del Sistema Solare. Gli scienziati dell’Università di Chicago hanno elaborato una nuova teoria esauriente e che racconta la nostra storia, a partire da una bolla gigante in cui spirano potenti venti stellari. SCOPERTE – Immaginate una bolla densa di materia, racchiusa in un involucro e in cui spirano all’interno potenti venti stellari. L’incubatrice in cui sono nati il pianeta Terra e l’intero sistema solare avrebbe avuto proprio questo aspetto miliardi di anni fa. A elaborare una nuova ed esauriente teoria sulla nostra origine nell’universo sono stati i ricercatori dell’Università di Chicago, che si sono concentrati sull’intricato mistero delle diverse abbondanze degli isotopi dell’alluminio e del ferro presenti nel sistema solare. A creare la bolla che ci ha ospitato non sarebbe stata dunque una “semplice” esplosione di supernova, ma bensì una gigante stella di Wolf-Rayett, con una massa tra le 40 e le 50 volte pari a quella del nostro Sole, che era morta da tempo. I ricercatori guidati da Vikram Dwarkadas e Nicolas Dauphas hanno pubblicato il risultato ottenuto sulla rivista The Astrophysical Journal, dove spiegano la loro nuova teoria. Fino ad oggi infatti si riteneva che il sistema solare si fosse formato …

ScienzaI libri del blogPassione scritturaCollabora con noi