Per decenni, la maggior parte dei fisici ha convenuto che la teoria delle stringhe è l'anello mancante tra la teoria della relatività generale di Einstein, descrivendo le leggi della natura su larga scala, e meccanica quantistica, descrivendoli alla scala più piccola. Però, 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. Hanno descritto i loro risultati in Lettere di revisione fisica la settimana scorsa.

Quando osserviamo la gravità all'opera nel nostro universo, come il moto 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. Come 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. Dalla sua introduzione, la teoria delle stringhe è stato il quadro teorico più diffuso che si pensa per completare la teoria della relatività generale di Einstein a una teoria della gravità quantistica.

Però, 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 usare affatto le leggi della teoria delle stringhe, " dice il fisico teorico Frank Saueressig. " Dimostriamo che l'idea che tutto sia costituito da particelle puntiformi potrebbe ancora adattarsi alla gravità quantistica, senza includere le stringhe. Questo quadro di fisica delle particelle è anche verificato sperimentalmente, Per 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 sono cose che le persone vedono sicuramente negli esperimenti di LHC. Questo ci consente di colmare più facilmente il divario tra previsioni teoriche ed esperimenti".

Solo una serie di leggi

Dopo aver dimostrato che le loro idee sono in grado di risolvere problemi annosi nella fisica delle particelle, il consorzio sta attualmente esplorando le conseguenti implicazioni delle loro nuove leggi a livello di buchi neri. "Dopotutto, c'è solo un insieme di leggi della natura e questo insieme dovrebbe essere in grado di applicarsi a tutti i tipi di domande, incluso cosa succede quando si scontrano particelle a energie straordinariamente alte o cosa succede quando le particelle cadono in un buco nero. Sarebbe fantastico dimostrare che esiste effettivamente un collegamento tra queste domande apparentemente sconnesse che consente di risolvere gli enigmi che appaiono su entrambi i lati".