Mese: Marzo 2005 Page 1 of 2

Nella teoria delle stringhe cos? come su una chitarra, la stringa deve essere posta in tensione onde poter essere attiva. Comunque le stringhe, secondo la teoria, fluttuano nello spazio-tempo e non sono ovviamente fissate ad una chitarra. E tuttavia esse possiedono una tensione. Se la teoria delle stringhe deve candidarsi a divenire una teoria della gravit? a livello quantistico, ne consegue che la dimensione media di una stringa deve necessariamente aggirasi intorno alla lunghezza di Planck, cio? circa un milione di miliardi di miliardi di un centimetro. Purtroppo questo significa che le stringhe sono troppo piccole da poter essere individuate con gli attuali e futuri strumenti di analisi, cos? i teorici devono ingegnarsi ad escogitare metodi pi? intelligenti per conseguire una verifica sperimentale della teoria. Le teorie di stringa si possono suddividere a seconda che le stringhe compongano degli anelli aperti o chiusi e che lo spettro delle particelle includa i fermioni. Al fine di includere i fermioni nella teoria, deve esistere una speciale supersimmetria : per ogni bosone (particella mediatrice della forza), esiste un corrispondente fermione (particella che costituisce la materia). In tal modo la supersimmetria pone in relazione ambedue le particelle. Partner supersimmetrici delle particelle conosciute non sono ancora stati individuati negli esperimenti, ma i teorici credono che ci? dipenda dalla loro eccessiva dimensione. Gli accelleratori di particelle potrebbero essere in grado di provare la supersimmetria alle alte energie solo nei prossimi dieci anni. La verifica sperimentale della supersimmetria alle alte energie costituirebbe una straordinaria prova che la teoria delle stringhe rappresenta un buon modello matematico della Natura alle piccolissime distanze.

Strutture molecolari fredde come forme di vita e pianeti non avrebbero potuto esistere se l'Universo, originatosi da una fase calda, non si fosse dilatato e raffreddato. 40 anni fa gli scienziati annunciarono la prova definitiva dell'espansione dell'Universo da uno stato primordiale pi? caldo e denso. Essi avevano scoperto il bagliore residuo freddo del Big Bang, cio? la radiazione cosmica di fondo. A partire da questa scoperta, l'espansione ed il successivo raffreddamento dell'Universo sono stati il tema trainante della moderna cosmologia, come l'evoluzione di Darwin lo ? stato per la biologia; tuttavia alcune errate interpretazioni ancora persistono pur essendo l'evoluzione dell'Universo un concetto fondamentale. Il segreto per evitare di cadere in errore ? quello di di non prendere il termine “big-bang” troppo alla lettera. Il big bang non pu? essere assimilato ad una bomba esplosa nel centro dell'Universo che ha lanciato con violenza la materia all'esterno nello spazio pre-esistente. E' stato piuttosto un'esplosione dello spazio stesso verificatasi ovunque ed in modo simile a come l'espansione della superficie di un pallone si distribuisce egualmente su tutta la superficie. La differenza fra espansione dello spazio e nello spazio pu? apparire sottile ma assume un' importante rilievo per quanto riguarda la dimensione dell'Universo, la velocit? a cui le galassie si allontanano, il tipo di osservazioni che gli astronomi possono fare e la natura dell'espansione accelerata che l'Universo sembra attualmente subire. A rigor di termini il modello del big-bang ha molto poco da dire sul big-bang stesso in quanto descrive pittosto ci? che ? accaduto successivamente.

Per? per valutare le varie interazioni osservate in natura ? necessario conferire alle particelle un maggiore grado di libert? che non, solamente, la velocit? e la posizione : ad esempio la massa, la carica elettrica, il colore (che ? la carica associata alla interazione forte) o il momento angolare. Il modello standard venne concepito nell'ambito di una struttura nota come Teoria quantistica del campo che fornisce gli strumenti per elaborare delle teorie compatibili con la meccanica quantistica e la teoria speciale della relativit?. Con questi mezzi vennero dunque elaborate teorie che descrivono con grande precisione tre delle quattro interazioni presenti in natura : l'Elettromagnetismo e le forze nucleari Forte e Debole. Perdipi? venne raggiunta con successo l'unificazione fra l'Elettromagnetismo e la forza nucleare debole, dando origine cos? alla Teoria Elettrodebole, e vennero poste promettenti basi per includervi anche la forza nucleare forte. Nonostante questi successi, la gravit?, quarta interazione presente in natura e meravigliosamente descritta da Einstein nella sua Teoria Generale della Relativit?, sembrava non adattarsi a questa schematizzazione. Ogni volta che si tenta di applicare le regole della Teoria quantistica del campo alla Relativit? Generale si ottengono risultati privi di senso. Ad esempio la forza fra due gravitoni (la particella mediatrice delle interazioni gravitazionali), diviene infinita e gli scienziati non sono in grado di superare questo ostacolo e di ottenere risultati ragionevoli dal punto di vista della fisica.

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Tradotto ed adattato da :http://damtp.cam.ac.uk/user/gr/public/qg_ss.html