Dalla teoria delle stringhe alla Teoria M

La teoria delle stringhe, o più correttamente delle corde (stringa significa letteralmente corda), si candida ad essere la Teoria del tutto, in grado di spiegare il macrocosmo e il microcosmo

7879

Una teoria del tutto è necessaria in quanto oggi la fisica moderna ha a disposizione due teorie che funzionano bene nei loro campi specifici, la Meccanica quantistica che ci permette di comprendere il mondo microscopico delle particelle fondamentali e la Relatività generale che ci consente di spiegare l’infinitamente grande; tuttavia le due teorie non sono compatibili tra loro.

Le stringhe dovrebbero essere l’unità fondamentale e il loro modo di vibrare darebbe vita a tutte le particelle elementari esistenti. La dimensione di una stringa è miliardi di miliardi di volte più piccola di un nucleo atomico (siamo intorno alla lunghezza di Planck, circa 1,616 199 256 × 10-35) e questo impedirebbe ogni possibilità di osservazione. Pur avendo una solida base matematica il problema è verificare questa teoria  a livello sperimentale. La teoria originaria chiamata teoria bosonica a 26 dimensioni includeva i bosoni, la variante supersimmetrica dei bosoni e i fermioni per questo oggi si parla di Supersimmetria.

La Supersimmetria è un modello che prevede che ogni particella di materia sia correlata simmetricamente ad un bosone che media la forza, solo che i fermioni (particelle che compongono la materia) ed i bosoni conosciuti non sono capaci di realizzare adeguatamente questo tipo di simmetria, quindi sono state ipotizzate altre particelle chiamate “S particelle” ancora prive di riscontri sperimentali essendo forse molto più massicce delle controparti.


La Teoria delle Stringhe è nata oltre 50 anni fa, nel 1968, da un’intuizione di un fisico italiano, Gabriele Veneziano, che aveva notato che una particolare soluzione matematica detta funzione di beta di Eulero era in grado di spiegare il comportamento dell’interazione forte.

Qualche anno dopo, nel 1970, Yoichiro Nambu, Holger Bec, Nielsen e Leonard Susskind formularono una spiegazione sulla precisione teorica della formula beta di Eulero nel rappresentare l’interazione forte, questo avveniva immaginando le particelle come piccole corde e non più come dei punti.

Nel 1974 John Schwarz e Joël Sherk ottengono dai modi di vibrazione delle stringhe ouna particella con spin pari a 2, il gravitone. Per la prima volta dal modello veniva dedotta la particella e il relativo bosone mediatore della forza.

Edward Witten, fisico americano, nel 1995 tenne un discorso alla conferenza annuale sulla teoria delle stringhe offrendo un suggerimento radicale: forse le teorie delle cinque stringhe non erano poi così diverse ma solo espressioni differenti della stessa teoria che viene chiamata Teoria M. Questa teoria aggiunge nuovi elementi, le dimensioni ad esempio passano da 10 a 11 e sono presi in considerazione elementi che possono espandersi in più dimensioni chiamati brane, se si parte da una dimensione si partirà da 1-brane e cosi via.

L’introduzione delle brane ha dato la possibilità di spiegare il perché la gravità sia cosi debole rispetto alle altre tre forze della natura. Il nostro universo potrebbe trovarsi su una brana posto all’interno di uno spazio a molte dimensioni chiamato bulk, una brana dove noi sperimentiamo le dimensioni abituali.

Spiegherebbe anche le forze debole, forte ed elettromagnetica del modello standard come generate da stringhe aperte con le estremità sulla brana, mentre il gravitone sarebbe una stringa chiusa che può viaggiare tra le brane.

L’energia del gravitone avrebbe un raggio d’azione molto vasto e per questo motivo verrebbe percepita come molto più debole delle altre forze.

Alcuni fisici ipotizzano possibilità molto estreme come quella di comunicare con universi paralleli o cercare di ottenere informazioni su realtà diverse dalla nostra.