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.

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