Spiegare la gravità senza la teoria delle stringhe

Per decenni, la maggior parte dei fisici ha sostenuto che la teoria delle stringhe fosse l'anello mancante tra la teoria della relatività generale di Einstein e la meccanica quantistica

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Per decenni, la maggior parte dei fisici ha sostenuto che la teoria delle stringhe fosse l’anello mancante tra la teoria della relatività generale di Einstein, che descrive le leggi della natura alla scala più ampia, e la meccanica quantistica, che le descrive alla scala più piccola.

La teoria delle stringhe non è l’unica teoria

Tuttavia, una collaborazione internazionale guidata dai fisici di Radboud ha ora fornito prove convincenti che la teoria delle stringhe non è l’unica teoria che potrebbe formare il collegamento. Hanno dimostrato che è possibile costruire una teoria della gravità quantistica che obbedisce a tutte le leggi fondamentali della fisica, senza stringhe. La scoperta è stata pubblicata su Physical Review Letters.

Quando osserviamo la gravità al lavoro nel nostro universo, come il movimento dei pianeti o la luce che passa vicino a un buco nero, tutto sembra seguire le leggi scritte da Einstein nella sua teoria della relatività generale. D’altra parte, la meccanica quantistica è una teoria che descrive le proprietà fisiche della natura alla più piccola scala di atomi e particelle subatomiche. Sebbene queste due teorie ci abbiano permesso di spiegare ogni fenomeno fisico fondamentale osservato, si contraddicono anche a vicenda. Ad oggi, i fisici hanno gravi difficoltà a conciliare le due teorie per spiegare la gravità sia sulla scala più grande che su quella più piccola.

Senza obblighi

Negli anni ’70, i fisici hanno proposto una nuova serie di principi fisici per affrontare questo problema, estendendo le leggi proposte dalla teoria della relatività generale. Secondo questa cosiddetta ” teoria delle stringhe”, tutto ciò che ci circonda non è formato da particelle puntiformi, ma da stringhe: oggetti unidimensionali che vibrano. Sin dalla sua introduzione, la teoria delle stringhe è stata la struttura teorica più diffusa che si pensa completi la teoria della relatività generale di Einstein con una teoria della gravità quantistica.

Tuttavia, una nuova dimostrazione dei fisici teorici della Radboud University ora mostra che la teoria delle stringhe non è l’unico modo per farlo. “Mostriamo che è ancora possibile spiegare la gravità usando la meccanica quantistica senza utilizzare affatto le leggi della teoria delle stringhe”, ha affermato il fisico teorico Frank Saueressig. “Dimostriamo che l’idea che tutto è costituito da particelle puntiformi potrebbe ancora adattarsi alla gravità quantistica, senza includere le stringhe. Questa struttura fisica delle particelle è anche stata verificata sperimentalmente, ad esempio, al Large Hadron Collider (LHC) del CERN”.

Visto negli esperimenti

“Per gli scienziati, questa teoria alternativa è interessante da usare perché è stato estremamente difficile collegare la teoria delle stringhe agli esperimenti. La nostra idea utilizza i principi fisici che sono già stati testati sperimentalmente. In altre parole: nessuno ha mai osservato le stringhe negli esperimenti, ma le particelle vengono osservate dai fisici negli esperimenti di LHC. Questo ci consente di colmare il divario tra le previsioni teoriche e gli esperimenti più facilmente”.

Un solo insieme di leggi

Dopo aver dimostrato che le loro idee sono in grado di risolvere problemi di vecchia data nella fisica delle particelle, il consorzio sta attualmente esplorando le implicazioni risultanti delle loro nuove leggi a livello di buchi neri. “Dopotutto, esiste un solo insieme di leggi della natura e questo insieme dovrebbe essere in grado di applicarsi a tutti i tipi di domande, incluso cosa succede quando entriamo in collisione con particelle a energie incredibilmente alte o cosa succede quando le particelle cadono in un buco nero. Sarebbe fantastico poter dimostrare che esiste effettivamente un collegamento tra queste domande apparentemente disconnesse che consentono di risolvere gli enigmi che compaiono su entrambi i lati”.