Un fisico dell'Università del Colorado a Boulder è un passo avanti verso la soluzione di un puzzle della teoria delle stringhe che ha richiesto 20 anni di lavoro.

Paul Romatschke, professore associato di fisica alla CU Boulder, ha ideato una serie di strumenti alternativi a quelli che hanno creato il dilemma dei tre quarti della teoria delle stringhe, un puzzle matematico che ha afflitto gli scienziati per anni e ha impedito loro di comprendere appieno e dimostrare questa possibile "teoria del tutto".

Sebbene non necessariamente applicabile al mondo di tutti i giorni, i risultati, che sono stati pubblicati questa settimana in Lettere di revisione fisica , aprire la porta a equazioni di livello superiore che potrebbero avere implicazioni sul modo in cui affrontiamo e comprendiamo aspetti importanti della fisica come la teoria delle stringhe o le teorie dei campi quantistici, che sono un insieme di teorie in fisica che descrivono la dinamica dei campi, o oggetti che permeano ogni cosa.

"Anche se sarebbe bello arrivare davvero al significato di tre quarti, questa è almeno una foto molto suggestiva, quindi forse è così se non la soluzione per tre quarti, almeno un passo verso una sorta di risoluzione, ", ha detto Romatschke.

Dagli anni Sessanta, gli scienziati si sono interrogati sulla teoria delle stringhe, un quadro teorico della realtà che coinvolge minuscoli, oggetti unidimensionali che si dimenano, chiamati stringhe, che costituiscono il tessuto di ogni cosa. Inizialmente studiato come un modo ampio per affrontare una serie di domande in fisica fondamentale, da allora è stato applicato ad argomenti che vanno dalla fisica dei buchi neri alla fisica nucleare fino alle origini stesse dell'universo.

Ma, probabilmente, una delle sue più grandi scoperte è la scoperta che i buchi neri e la materia sono più o meno due facce della stessa medaglia.

Questa cosiddetta "dualità" consente ai fisici di mappare le proprietà della materia (come la pressione) alle proprietà dei buchi neri trovati nella relatività generale di Einstein, che aprirebbe la teoria delle stringhe per un'esplorazione matematica ancora maggiore. C'è, però, un grosso avvertimento:mentre i fisici pensano che funzioni, nessuno è stato in grado di dimostrarlo.

Da quando la scoperta di questa dualità è stata fatta 20 anni fa, i teorici delle stringhe hanno cercato di eliminare questo ostacolo con equazioni progressivamente più complicate. Ogni volta che confrontano questa dualità, anche se, ottengono tutti lo stesso identico risultato:l'energia libera (la capacità di un sistema di fare lavoro) da una forte interazione (o accoppiamento) dei due è circa tre quarti della forza di un accoppiamento debole.

Romatschke, anche se, pensa di poter finalmente avere una risposta a questo enigma:doveva solo cambiare dimensione.

Romatschke ha lavorato in un mondo che ha solo due dimensioni, una "pianura" se vuoi. Utilizzando alcune delle equazioni della ricerca esistente sull'argomento, così come le moderne tecniche di teoria quantistica dei campi, è stato in grado di dimostrare l'esistenza di una relazione forzando la materia (in questo caso, pressione) per interagire da interazione zero a interazione infinita.

Questa ricerca ha scoperto che la pressione dell'accoppiamento infinito è esattamente quattro quinti di quella dell'accoppiamento zero, il che significa che non solo c'è una connessione più forte in questa dimensione minore rispetto a quanto trovato in precedenza, può anche fornire un approccio standard per risolvere questi tipi di enigmi.

Romatschke riconosce che ciò può essere causato dalle differenze di dimensioni, ma è ancora ottimista sulla sua utilità per la teoria quantistica dei campi e per aprire il puzzle della teoria delle stringhe di vecchia data.

"Questa è ricerca di base. La maggior parte delle cose che proviamo non funziona, — disse Romatschke. — Tuttavia, se c'è qualcosa che ha almeno il potenziale per funzionare, allora penso che dovremmo perseguirlo."