Le forze fondamentali in natura

Esistono quattro forze in natura. Due sono familiari a chiunque mentre le altre due lo sono di meno…

La prima è la forza di gravità che ci sospinge verso la superficie terrestre, che mantiene i pianeti nelle rispettive orbite e che è la causa della formazione di pianeti, stelle e galassie. La seconda, l’elettromagnetismo, è quella forza che causa l’attitudine della materia a generare e reagire all’elettricità ed al magnetismo. Ne facciamo ampio uso nelle applicazioni quotidiane.

Ci sono poi le due forze meno familiari. Entrambe agiscono solo all’interno dei nuclei degli atomi. La forza nucleare forte tiene legati insieme i nuclei di un atomo. La forza nucleare debole è la causa di certi tipi di decadimento radioattivo: ad esempio quello misurato dagli archeologi quando eseguono la datazione al radiocarbonio. Tutte le forze, ad eccezione della gravità, si possono spiegare usando la teoria dei quanti. Questo significa che queste forze sono veicolate da minuscole particelle. In effetti, è stato dimostrato che l’elettromagnetismo e la forza nucleare debole sono due differenti aspetti della stessa forza e molti scienziati credono che anche la forza nucleare forte possa essere riunificata con questa forza elettro-debole. Per quanto riguarda la gravità essa è magistralmente spiegata da Einstein con la sua Teoria della Relatività Generale che non è una teoria quantistica. Egli formula invece la tesi che la gravità si generi quando la materia distorce lo spazio allo stesso modo in cui un oggetto pesante deforma un foglio di gomma. Gli oggetti più piccoli allora “rotolano” in basso verso l’oggetto più grande.

Molti scienziati stanno lavorando per formulare una teoria quantistica della gravità in cui essa è trasportata da piccole particelle chiamate “gravitoni”. Un approccio teorico è conosciuto come Teoria-M: essa tratta le particelle come se fossero dei minuscoli nodi o vibrazioni di piccole “stringhe”. Questo lavoro mostra le migliori premesse per trovare in futuro una teoria che possa riunificare tutte le forze della natura in una sola. Gli esperimenti nello spazio sono decisivi per fornire agli studiosi dati di elevata qualità.