La teoria delle stringhe ha trovato le sue origini nel tentativo di comprendere i nascenti esperimenti che rivelavano la forza nucleare forte. Alla fine un’altra teoria, basata su particelle chiamate quark e trasportatori di forza chiamati gluoni, l’avrebbe soppiantata, ma nelle profonde ossa matematiche della giovane teoria delle stringhe i fisici avrebbero trovato strutture curiose, fantasmi intravisti, che indicherebbero qualcosa di più. Qualcosa di più profondo.
La teoria delle stringhe afferma che ciò che chiamiamo particelle – le entità puntiformi che vagano liberamente, interagiscono e si legano insieme per costituire la maggior parte dell’esistenza materiale – non sono altro che. Esiste invece un solo tipo di oggetto fondamentale:la stringa. Queste corde, ciascuna esistente al limite più piccolo possibile dell'esistenza stessa, vibrano. E il modo in cui queste corde vibrano determina il modo in cui si manifestano nell’universo più vasto. Come le note su una chitarra strimpellata, una corda che vibra con una modalità ci apparirà come un elettrone, mentre un'altra che vibra a una frequenza diversa ci apparirà come un fotone, e così via.
La teoria delle stringhe è un audace tentativo di teoria del tutto. Un unico quadro matematico che spiega le particelle che ci rendono chi e cosa siamo insieme alle forze che agiscono come messaggeri fondamentali tra quelle particelle. Sono tutti, ogni quark nel cosmo e ogni fotone nel campo, frammenti di corde vibranti.
La teoria delle stringhe rimane la strada più promettente verso una teoria quantistica della gravità. Può rivendicare questo titolo ultimo perché incorpora sotto la sua bandiera tutte le forze della natura, potenzialità che realizzano i sogni di unificazione dell’ultimo mezzo millennio di esplorazione fisica del cosmo, e perché la teoria include naturalmente una nuova particella (o meglio, particolare vibrazione della corda) che ha tutte le proprietà giuste per fungere da portatore di forza quantistica della gravità, l'analogo gravitazionale del fotone.
La teoria delle stringhe non è stata testata, non è stata verificata e non è nemmeno completa. In effetti, nonostante le sue enormi promesse e potenzialità, la matematica su cui si fonda la teoria è così difficile da risolvere che nessuno è ancora giunto a una soluzione, per non parlare di una previsione che possa essere prevista a fronte dell’esperimento. Sembra che la natura sia destinata a prenderci in giro ancora e ancora. I tentativi originali di ripiegare la gravità in una struttura quantistica collassano su se stessi sotto il peso di infiniti irriducibili. E ora la soluzione più promettente riguardo a quegli infiniti, ovvero sostituire le particelle puntiformi della vecchia teoria quantistica con anelli di stringhe, è così impraticabile che gli infiniti a volte sembrano preferibili.
Nonostante i suoi limiti, i teorici sono riusciti a fare qualche progresso nelle sempre più fitte foreste delle stringhe, e nella loro ricerca - che a volte assomiglia più a desideri audaci che speriamo un giorno possano essere dimostrati veri - si sono imbattuti in qualcosa di inaspettato.
La dimensionalità gioca un ruolo critico nella teoria delle stringhe. Le minuscole corde vibranti hanno il compito di compiere lo sforzo monumentale di spiegare tutta la creazione:ogni tipo di particella che sia mai esistita, che sia mai stata scoperta e tanto altro che dobbiamo ancora trovare. Ma ben presto i teorici delle stringhe scoprirono che le magre tre dimensioni dello spazio non erano sufficienti; confinate nel nostro spaziotempo consueto e familiare, le stringhe non possono supportare tipi di vibrazioni abbastanza diversi da spiegare l'intera panoplia di particelle.
E così i teorici delle stringhe hanno trovato una soluzione elegante. Se l’universo non ha dimensioni sufficienti per dare alle stringhe la libertà di cui hanno bisogno per spiegare tutta la fisica, allora dobbiamo aggiungere la maggior parte delle dimensioni all’universo. Le versioni moderne della teoria delle stringhe affermano che abbiamo dieci o undici dimensioni spaziali (la differenza deriva dalle diverse formulazioni della teoria).
Per spiegare perché queste dimensioni extra sono finora sfuggite alla nostra attenzione nelle nostre esperienze di vita in questo universo, le dimensioni in aggiunta alle tre familiari devono essere raggomitolate su se stesse su quelle stesse scaglie ultra-minuscole delle corde stesse, spingendole nel angoli nascosti della percezione e dell'esperimento. Anche la nostra capacità di sondare i costituenti degli atomi stessi è troppo goffa per penetrare in questo regno dominato dalle stringhe.
Non abbiamo bisogno di preoccuparci della struttura o delle proprietà di queste dimensioni nascoste, perché ciò che ci interessa è la teoria delle stringhe, che pretende di essere il successore nella catena ininterrotta di unificazione che dura da cinquecento anni, e pretende di fiorire un giorno. in una teoria completa della gravità quantistica, ammette la possibilità, per la natura stessa della necessità matematica, che il nostro universo abbia un numero di dimensioni diverso da quello che possiamo ingenuamente assumere.
Fornito da Universe Today
