Mese: Febbraio 2005 Page 1 of 2

La teoria relativistica quantistica del campo ha funzionato molto bene nel descrivere il comportamento e le propriet? delle particelle elementari. Ma la teoria in s? ? valida solo quando la gravit? ? cos? debole che pu? essere trascurata…

La teoria delle particelle funziona quindi solo quando imponiamo che la gravit? non esiste. La teoria della Relativit? Generale ha prodotto una gran serie di intuizioni per quanto riguarda l'Universo, le orbite dei pianeti, l'evoluzione delle stelle e delle galassie, il Big Bang, i buchi neri e le lenti gravitazionali. Ma la teoria funziona bene solo quando imponiamo che l'Universo sia classico e che non sia necessaria la meccanica quantistica nella descrizione della Natura. Si ritiene che la teoria delle stringhe possa colmare questa carenza. In origine, la teoria delle stringhe venne proposta come una spiegazione delle relazioni fra la massa ed il momento angolare di alcune particelle elementari chiamate adroni, che comprendono il protone ed il neutrone. Lo schema tuttavia non funzionava molto bene e cos? la Cromodinamica quantistica rappresent? una teoria migliore per gli adroni. Ma le particelle elementari, nella teoria delle stringhe, si originano come sollecitazioni delle stringhe, ed il risultato di tale sollecitazione ? una particella di massa zero e momento angolare due. In presenza di una valida teoria quantistica della gravit?, la particella che trasmette la forza di gravit? dovrebbe avere massa zero e momento angolare due. Questa particella, teorizzata a lungo dai fisici ? il cosiddetto gravitone. Ci? convinse i primi teorici delle stringhe a proporre che questa teoria venisse applicata non per descrivere gli adroni, ma come teoria della gravit? quantistica, sogno irrealizzato per lunghi anni della comunit? scientifica. Non era per? sufficiente la presenza del gravitone per avvalorare la teoria : infatti esso pu? essere aggiunto manualmente, ma il formalismo matematico che ne deriverebbe sarebbe privo di utilit?. Ci? ? perch? le interazioni fra particelle si verificano in un singolo punto dello spazio-tempo, a distanza zero fra di esse. Per i gravitoni le equazioni a distanza zero fra le particelle forniscono risposte prive di senso. Nella teoria delle stringhe invece, le stringhe vibrano su una distanza piccola ma finita e le soluzioni matematiche hanno un senso. Ci? non significa naturalmente che questa teoria non abbia delle carenze. Ma il comportamento a distanza zero ? tale che si possono combinare insieme meccanica quantistica e gravit? e discutere cos?, sensatamente, di una vibrazione della stringa che trasporta la forza gravitazionale. Questo ha rappresentato un grande ostacolo, superato solo sul finire del XX secolo quando, molti giovani scienziati si impegnarono a studiare la estenuante, complessa ed astratta matematica che sta alla base di una teoria quantistica delle stringhe interattive.

Tradotto ed adattato da

www.superstringtheory.com/basics/basic3.html

Nel diciottesimo e diciannovesimo secolo, la descrizione matematica del moto attraverso il calcolo infinitesimale ed il suo modello per la forza di gravit? furono estesi con molto successo alla scienza emergente dell'elettromagnetismo, dando cos? origine alla teoria classica del campo…

Dopo che i campi elettromagnetici vennero completamente descritti usando la matematica, molti fisici credettero che ci fosse rimasto ben poco da spiegare. Successivamente venne scoperto l'elettrone e nacque la fisica delle particelle. Attraverso la matematica della meccanica quantistica ed osservazioni sperimentali, si comprese che tutte le particelle conosciute dovessero suddividersi in bosoni e fermioni. I bosoni sono particelle che trasmettono le forze. Molti bosoni possono occupare lo stesso stato allo stesso tempo. Questo non ? altrettanto vero per i fermioni : infatti solo un fermione pu? occupare un determinato stato ad un certo tempo e questo ? il motivo per cui i fermioni sono le particelle che costituiscono la materia. Questo ? anche il motivo per cui i solidi non possono attraversarsi l'un l'altro ed anche perch? noi non possiamo passare attraverso delle pareti 😕 in sostanza l'incapacit? dei fermioni (materia) di condividere lo stesso spazio nel modo in cui i bosoni (forze) possono. Mentre la fisica delle particelle si stava sviluppando attraverso la meccanica quantistica, un' aumentata capacit? osservativa indic? che la luce, come radiazione elettromagnetica, viaggiava ad una velocit? fissa (nel vuoto) in ogni direzione rispetto ad un qualunque osservatore. Questa scoperta e la matematica che Einstein svilupp? per formalizzarla nella sua Teoria speciale della Relativit?, unita agli ultimi sviluppi della meccanica quantistica, diede origine al ricco oggetto di studio della Teoria relativistica quantistica del campo. Questa teoria rappresenta la base della nostra attuale capacit? teorica di descrivere il comportamento delle particelle sub-atomiche che i fisici hanno osservato e studiato nell'ultima met? del ventesimo secolo. Ma Einstein successivamente estese la sua Teoria speciale della Relativit? fino a ricomprendervi la teoria della gravitazione di Newton ed il risultato, noto come Teoria Generale della Relativit?, introdusse nella fisica la geometria differenziale. La relativit? generale ha avuto molti successi osservativi che hanno costituito la prova della sua compatibilit? a descrivere la Natura, ma due delle previsioni di questa teoria hanno fatto vacillare la sua credibilit? scientifica : l'Universo in espansione ed i buchi neri. Entrambi sono stati osservati e comportano conclusioni che, almeno in matematica, contrastano con la vera natura della realt? e della esistenza.