Le basi della teoria delle stringhe

La teoria delle stringhe è una teoria matematica che cerca di spiegare alcuni fenomeni che non sono attualmente spiegabili con il modello standard della fisica quantistica.

Le basi della teoria delle stringhe

Al suo centro, la teoria delle stringhe utilizza un modello di stringhe unidimensionali al posto delle particelle della fisica quantistica. Queste stringhe, la dimensione del Lunghezza di Planck (10^-35 m), vibrare a frequenze di risonanza specifiche. Alcune versioni recenti della teoria delle stringhe hanno previsto che le stringhe potrebbero avere una lunghezza maggiore, fino a quasi un millimetro di dimensioni, il che significherebbe che sono nel regno che gli esperimenti potrebbero rilevarle. Le formule risultanti dalla teoria delle stringhe prevedono più di quattro dimensioni (10 o 11 nelle varianti più comuni, sebbene una versione richieda 26 dimensioni), ma le dimensioni extra sono "accartocciate" all'interno della lunghezza di Planck.

Oltre alle stringhe, la teoria delle stringhe contiene un altro tipo di oggetto fondamentale chiamato brane, che può avere molte più dimensioni. In alcuni "scenari braneworld", il nostro universo è in realtà "bloccato" all'interno di una brana tridimensionale (chiamata trane).

La teoria delle stringhe fu inizialmente sviluppata negli anni '70 nel tentativo di spiegare alcune incongruenze con il comportamento energetico degli adroni e di altre particelle fondamentali della fisica.

Come per gran parte della fisica quantistica, la matematica che si applica alla teoria delle stringhe non può essere risolta in modo univoco. I fisici devono applicare la teoria delle perturbazioni per ottenere una serie di soluzioni approssimate. Tali soluzioni, ovviamente, includono ipotesi che possono o meno essere vere.

La speranza trainante di questo lavoro è che si tradurrà in una "teoria di tutto", compresa una soluzione al problema della gravità quantistica, e di conciliare la fisica quantistica con la relatività generale, conciliando così le forze fondamentali della fisica.

Varianti della teoria delle stringhe

La teoria delle stringhe originale si concentrava solo sulle particelle di bosone.

La teoria delle superstringhe (abbreviazione di "teoria delle stringhe supersimmetriche") incorpora i bosoni con un'altra particella, i fermioni, nonché la supersimmetria per modellare la gravità. Esistono cinque teorie indipendenti sulle superstringhe:

• Tipo 1
• Digitare IIA
• Tipo IIB
• Digitare HO
• Digitare HE

M-teoria: Una teoria delle superstringhe, proposta nel 1995, che tenta di consolidare i modelli Tipo I, Tipo IIA, Tipo IIB, Tipo HO e Tipo HE come varianti dello stesso modello fisico fondamentale.

Una conseguenza della ricerca nella teoria delle stringhe è la consapevolezza che esiste un numero immenso di possibili teorie che potrebbero essere costruite, portando alcuni a chiedersi se questo approccio possa mai effettivamente sviluppare la "teoria di tutto" che molti ricercatori inizialmente speravano. Invece, molti ricercatori hanno adottato l'idea che stanno descrivendo un vasto panorama di teoria delle stringhe di possibili strutture teoriche, molte delle quali in realtà non descrivono il nostro universo.

Ricerca in teoria delle stringhe

Allo stato attuale, la teoria delle stringhe non ha fatto con successo alcuna previsione che non è spiegata anche attraverso una teoria alternativa. Non è né specificamente testato né falsificato, anche se ha caratteristiche matematiche che lo rendono molto attraente per molti fisici.

Un certo numero di esperimenti proposti potrebbe avere la possibilità di visualizzare "effetti di stringa". L'energia richiesta per molti di questi esperimenti non è attualmente ottenibile, anche se alcuni sono nel regno delle possibilità nel prossimo futuro, come possibili osservazioni dai buchi neri.

Solo il tempo dirà se la teoria delle stringhe sarà in grado di assumere un posto dominante nella scienza, oltre a ispirare i cuori e le menti di molti fisici.