Mondi paralleli by Michio Kaku

autore:Michio Kaku
La lingua: ita
Format: epub
Tags: Saggistica scientifica
ISBN: 8875780544
editore: Codice Edizioni
pubblicato: 2010-12-07T16:00:00+00:00

Le intensità attuali delle interazioni elettromagnetiche deboli e forti sono alquanto differenti le une dalle altre. Alle energie caratteristiche dell’era del Big Bang, però, le intensità dovrebbero convergere perfettamente a un valore comune. La convergenza si verifica nel caso di una teoria supersimmetrica. La supersimmetria, dunque, potrebbe essere un elemento chiave di una teoria del campo unificato.

La deduzione del Modello Standard

Pur essendo la supersimmetria priva di parametri regolabili, la teoria delle stringhe è in grado di fornire soluzioni incredibilmente vicine al Modello Standard, alla sua congerie di particelle subatomiche bizzarre e ai suoi diciotto parametri liberi (come le masse delle particelle e le loro costanti di accoppiamento). Inoltre, il Modello Standard ha tre copie identiche e ridondanti di tutti i quark e i leptoni, il che pare totalmente inutile. Per fortuna, la teoria delle stringhe permette di dedurre senza sforzo buona parte delle caratteristiche qualitative del Modello. È un po’ come ottenere qualcosa in cambio di nulla. Nel 1984, Philip Candelas dell’Università del Texas e Gary Horowitz e Andrei Strominger dell’Università della California a Santa Barbara, dimostrarono insieme a Edward Witten che se si avvolgono su se stesse sei delle dieci dimensioni della teoria delle stringhe e si mantiene la supersimmetria sulle restanti quattro, il minuscolo mondo a sei dimensioni può essere descritto da quello che i matematici chiamano varietà di Calabi-Yau. Essi dimostrarono che, scegliendo in modo opportuno gli spazi di Calabi-Yau, si otteneva una rottura della simmetria della stringa che portava a una teoria incredibilmente simile al Modello Standard.

È così che la teoria delle stringhe ci dice perché il Modello Standard ha tre generazioni ridondanti. Nella teoria delle stringhe, il numero di generazioni (ossia la ridondanza) del modello a quark è legato al numero di “buchi” che abbiamo nella varietà di Calabi-Yau. (Ad esempio, una ciambella, un tubo e una tazzina da caffè sono tutte superficie con un buco. Le montature degli occhiali hanno due buchi. Le superfici di Calabi-Yau possono avere un numero arbitrario di buchi.) Dunque, scegliendo una varietà di Calabi-Yau con un numero di buchi ben preciso si riesce a costruire un Modello Standard con diverse generazioni ridondanti di quark (dal momento che lo spazio di Calabi-Yau è troppo piccolo per essere osservato, è anche vero che non riusciremo mai a osservarne i buchi). Per anni, gruppi di ricercatori hanno lavorato duramente per catalogare tutti i possibili spazi di Calabi-Yau, rendendosi conto di come la topologia di questo spazio a sei dimensioni determini il numero di quark e leptoni del nostro universo tetradimensionale.

La teoria M

La nuova ondata di entusiasmo per la teoria delle stringhe del 1984 non poteva durare per sempre. Verso la metà degli anni Novanta, il carrozzone delle stringhe esercitava un interesse sempre minore. Di tutti i problemi posti dalla teoria, i fisici si erano concentrati su quelli più facili, scordandosi di quelli più ostici. Uno di questi era il fatto che si stavano scoprendo un’infinità di soluzioni alle equazioni delle stringhe. Compattificando o arrotolando lo spazio-tempo in modi diversi era possibile ottenere stringhe in un numero arbitrario di dimensioni, e non solo in quattro.

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