Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado...

43
Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscica

Transcript of Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado...

Page 1: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Pla

neta

rio d

i M

ilan

o –

8 G

iugn

o 2

006

Corr

ad

o R

uscic

a

Page 2: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Re

lati

vit

à G

en

era

le v

sM

ec

ca

nic

a Q

ua

nti

sti

ca

Dalla

mort

e d

i E

inste

in,

la F

isic

a r

imase s

ep

ara

ta c

om

e d

ue f

am

iglie

che a

bitano

sott

o lo s

tesso t

ett

o e

che n

on

si parlan

o m

ai:

Sem

bra

che

non

sia

po

ssib

ile r

icon

cili

are

le

due

teo

rie

in

una

un

ica

de

scrizio

ne

de

lle le

ggi che

re

go

lano

l’U

niv

ers

o

Page 3: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Ato

mi e

ga

lassie

fa

nn

o p

art

e d

ello

ste

sso U

niv

ers

o, qu

ind

i ci d

eve

essere

u

na

te

ori

a a

pp

lica

bile

a tu

tto

.

No

n s

i p

ave

re u

na te

oria

per

gli

ato

mi (m

ec

ca

nic

a q

ua

nti

sti

ca)

e u

na

p

er

gli

astr

i (r

ela

tivit

à g

en

era

le).

Og

gi si ri

tie

ne c

he c

on

la

Te

ori

a d

elle

Str

ing

he

si possa

descri

ve

re

l’Un

ive

rso

su

tu

tte

le

sca

le, fo

rze e

pa

rtic

elle

, d

all’

infin

ita

men

te p

icco

lo

all’

infin

ate

men

tegra

nd

e.

Ma

ch

e c

os’è

la T

eo

ria

de

lle S

trin

ghe

?

Page 4: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

mo

di

di

ecci

tazi

on

e �

no

te m

usi

cali

ogni

“n

ota

”d

escr

ive

una

pa

rtic

ella

div

ersa

Nel

la t

eori

a d

elle

str

ingh

e le

part

icel

le s

on

o

consi

der

ate

com

e il

ris

ult

ato

del

l’ec

cita

zione

di

srin

gh

e

elem

enta

riλ λλλλ λλλ

~ 1

0~

10

(( --33)

cm33)

cm

Sca

la d

i P

lan

ck

Che c

os’è

la

teoria d

elle

str

ingh

e ?

19

68

Ga

brie

le V

ene

zia

no

Page 5: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

tutt

e le

part

icel

le i

n

natu

ra s

ono

l’e

ccit

azi

on

e

di

un

a s

trin

ga

un

qu

ark

div

enta

un

a s

trin

ga

1d

est

esa

L’id

ea

ba

se

de

lla te

ori

a d

elle

str

ingh

e

Page 6: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Le p

art

icell

e n

on s

ono

più

punti

form

i a

dim

ensi

one z

ero

perc

la G

non f

unzi

ona

Con l

a te

ori

a del

le s

trin

ghe

dobbia

mo g

ener

aliz

zare

l’i

dea

di

par

tice

lle

punti

form

i a

par

tice

lle

che

abbia

no u

na

este

nsi

one,

cio

è

sono l

inee

o c

urv

e 1d c

he

non h

anno u

no s

pes

sore

Le p

art

icelle

ele

me

nta

ri

Page 7: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Varietà

di pa

rtic

elle

Nel

la t

eori

a d

elle

str

ingh

e es

iste

qu

ind

i un

un

ico

ogg

etto

lin

eare

, es

teso

,

uni-

dim

ensi

ona

le, ch

e app

are

sott

o f

orm

e div

erse

a s

eco

nd

a l

a s

ua

vib

razi

on

e.

Page 8: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

La s

trin

ga è

fond

am

enta

le

I q

uark

non

son

o p

iù l

e p

art

icel

le u

ltim

e ch

e co

mp

ong

ono

la

ma

teri

a.

La

stri

ng

a d

iven

ta l

a co

mp

on

ente

ult

ima

del

la m

ate

ria

e dal

le s

ue

vib

razi

oni

der

iver

ebb

ero

tu

tte

le v

ari

età

di

pa

rtic

elle

e le

fo

rze

fon

dam

enta

li

Page 9: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

La T

eo

ria d

elle S

trin

gh

eci può a

iuta

re a

ca

pire g

li in

terr

og

ativi di se

mpre

: C

om

e è

n

ato

l’U

niv

ers

o e

qu

ali s

on

o i

su

oi

pri

ncìp

ifo

nd

am

en

tali

?

Anche s

e a

ffascin

ante

, la

Teo

ria d

ell

e S

trin

gh

eè c

onte

sta

ta.

Suppone

nd

o c

he le

str

inghe e

sis

tano,

esse s

ono t

alm

ente

pic

cole

che è

im

pe

nsabile

riu

scir

e a

vedern

e

una.

Ma s

e im

possib

ile v

eri

ficare

speri

me

nta

lme

nte

l’e

sis

ten

za d

i una

str

ing

a,

allo

ra n

on

si può p

arl

are

di S

cie

nza

ma d

i F

ilosofia:

qu

esto

è il pro

ble

ma c

rucia

le.

Se la T

eo

ria d

ell

e S

trin

gh

enon f

orn

isce u

na ipote

si co

mpro

vab

ile,

nessuno

dovre

bbe a

cce

ttarla,

anche s

e a

lcun

e d

elle

sue ide

e s

ono a

lqu

anto

ele

ga

nti p

er

la

com

pre

nsio

ne d

ella

natu

ra.

Ma d

a d

ove d

eri

va

la t

eo

ria l

a T

eo

ria d

ell

e S

trin

gh

e e

co

me r

iesc

e a

co

ncil

iare

le

leg

gi d

el

mo

nd

o m

icro

sco

pic

o c

on

qu

ell

e d

el

mo

nd

o m

acro

sco

pic

o ?

E

co

me f

accia

mo

a s

ap

ere

se è

co

rrett

a ?

Page 10: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il
Page 11: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Consid

eri

am

o a

d e

sem

pio

il B

ig B

an

g

Page 12: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

E’ co

me s

e g

uard

an

do a

ritro

so il film

cosm

ico,

il pro

iett

ore

siin

cepp

asse n

el

mo

mento

de

l B

ig-

Bang,

po

ich

é le d

ue t

eori

e (

RG

e M

Q)

non p

osson

o c

oe

sis

tere

.

Fors

e,

la T

eo

ria d

ell

e S

trin

gh

eci può a

iuta

re u

n g

iorn

o a

d a

ndare

avanti n

ella

pro

iezio

ne d

el film

cosm

ico p

er

capire m

eg

lio il m

om

ento

de

l B

ig-B

ang.

Ma b

isog

na a

llora

ris

crivere

le legg

i della

Fis

ica ?

Att

ualm

ente

, le

due t

eorie s

on

o c

ontr

asta

nti:

è c

om

e a

vere

due c

od

ici str

adali

div

ers

i !

In q

ue

sta

ipote

tica c

ittà

regnere

bbe il cao

s.

Quin

di occorr

e t

rovare

un u

nic

o c

od

ice

str

adale

ch

e a

bb

ia u

na l

og

ica.

Ved

iam

o a

llo

ra d

ove l

e d

ue t

eo

rie e

ntr

an

o i

n c

on

flit

to.

Page 13: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Lo s

pazio

-tem

po

vie

ne c

onsid

era

to c

om

e u

n t

ap

peto

ela

sti

co

e la g

ravit

àè la

cu

rvatu

rad

ello

spazio

ch

e s

i fo

rma a

ttorn

o a

lle m

asse.

Page 14: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Su s

cale

pic

colis

sim

e,

la v

isio

ne d

ello

spa

zio

-tem

po d

ella

MQ

è t

alm

ente

div

ers

a d

alla

RG

che s

em

bra

di descrivere

un u

niv

ers

o d

iffe

rente

.

Su s

cale

mic

roscopic

he,

la s

trutt

ura

dell’

Un

ivers

o n

on è

più

lis

cia

e c

ontinu

a,

ma

div

enta

se

mpre

più

incert

a.

La s

tru

ttu

ra d

ell

o s

pazio

div

en

ta i

rreg

ola

re e

cao

tica.

Page 15: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Su s

cale

pic

colis

sim

e,

spa

zio

e t

em

po s

ono c

os’ dis

tort

i ch

e i c

oncett

i

conven

zio

nali

di destr

a e

sin

istr

a,

alto e

basso,

prim

a e

do

po,

cessano d

i essere

valid

i.

Nel m

on

do d

ei quanti n

iente

è im

mo

bile

, è u

n luogo c

aotico e

fre

netico.

Da q

ui n

asce il co

nfl

itto

tra le d

ue t

eorie n

el descrivere

lo s

pazio

-tem

po

su

scale

gra

ndi e p

iccole

.

Oggi sia

mo q

uin

di alla

ric

erc

a d

i una s

ola

TE

OR

IAche r

acchiu

da la R

Ge la

MQ

in u

na u

nic

a e

qua

zio

ne c

he d

escriva l’U

niv

ers

o in o

gni te

mp

o e

luo

go.

Page 16: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Noi sap

pia

mo c

he t

utt

i i fe

nom

eni de

lla F

isic

a,

dalla

cre

azio

ne d

i u

n a

tom

o a

lla

nascita d

i u

na s

tella

, sono il ri

sultato

dell’

inte

razio

ne d

i qu

este

quatt

ro f

orz

e c

on

la m

ate

ria.

Ein

ste

in,

cerc

ò n

egli

ultim

i an

ni della

sua v

ita d

i descrivere

le leg

gi che

govern

ano l’U

niv

ers

o m

ed

iante

una u

nic

a t

eoria c

he u

nific

asse t

utt

e le f

orz

e

della

natu

ra.

Fors

e,

la T

eo

ria d

ell

e S

trin

gh

epotr

ebbe r

ivela

rsi il

suo s

ogno !

Page 17: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

I soste

nitori d

ella

Teo

ria d

ell

e S

trin

gh

e, cre

dono infa

tti che

le s

trin

ghe p

ossano

essere

l’a

ne

llo d

i cong

iun

zio

ne t

ra le legg

i d

el gra

nde e

le leggi d

el pic

colo

in u

na

unic

a t

eori

a:

Però

non t

utt

i sono c

onvin

ti d

ella

valid

ità d

i q

uesta

teoria.

Difa

tto,

nessun

esperi

mento

è r

iuscito a

mett

ere

in e

vid

en

za

l’e

sis

ten

za d

elle

str

inghe.

La f

isic

a d

elle

str

inghe n

on p

uò e

ssere

ogg

ett

o d

i te

st,

an

che s

e i t

eorici delle

str

inghe lo n

eg

ano.

Page 18: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

A p

art

ire d

alla

fin

e d

egli

anni 6

0,

gli

esperi

me

nti d

i fisic

a n

ucle

are

avevano p

ort

ato

alla

luce u

na v

arietà

di p

art

icell

e e

lem

en

tari

, al punto

che i f

isic

i accanto

naro

no la

Teo

ria

dell

e S

trin

gh

e.

Gli

scie

nzia

ti n

on s

copriro

no s

olo

gli

ele

men

ti c

ostitu

tivi della

mate

ria m

a e

ssi

form

ula

rono u

na ipote

si sorp

rende

nte

: le

qu

att

ro f

orz

e d

ell

a n

atu

ra s

i p

osso

no

sp

ieg

are

med

ian

te p

art

icell

e.

Quin

di la

forz

aveniv

a inte

rpre

tata

com

e lo s

cam

bio

dique

ste

part

icell

e

med

iatr

ici,

ipo

tesi che f

u c

onfe

rmata

dalla

scopert

a d

elle

pa

rtic

elle

me

dia

tric

i

dell’

ele

ttro

ma

gn

eti

sm

o,

nella

fo

rza f

ort

ee n

ella

fo

rza d

eb

ole

.

Rip

erc

orr

en

do a

llora

la s

toria d

el C

osm

o,

gli

scie

nzia

ti s

i sta

vano a

vvic

ina

ndo a

l

sogno d

i E

inste

insull’

un

ific

azio

ne:

si dim

ostr

ò c

he a

T v

icin

e a

l B

ig-B

ang

Page 19: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Gli

scie

nzia

ti s

ono c

onvin

ti c

he a

nda

ndo a

ncora

ind

ietr

o n

el te

mpo,

a T

an

cora

più

ele

vate

la f

orz

a e

lett

rodeb

ole

e la f

orz

a f

ort

e s

i unific

ano in u

na u

nic

a f

orz

a:

Fu q

uin

di la

meccan

ica q

ua

nti

sti

ca

a s

pie

gare

co

me le t

re f

orz

e o

pera

ssero

a

livello

sub

ato

mic

o:

a q

uesto

quadro

descritt

ivo d

elle

part

ice

llee d

elle

tre

forz

e f

u

dato

il no

me d

i M

od

ell

o S

tan

dard

C’e

ra p

erò

un

a lacuna n

el m

odello

: dove e

ra a

ndata

a f

inir

e la f

orz

a d

i g

ravit

à?

Page 20: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Nel fr

att

em

po,

la T

eo

ria d

ell

e S

trin

gh

e,

sebbene e

lega

nte

nella

su

a f

orm

ula

zio

ne

mate

matica,

non v

eniv

a p

resa m

olto s

ul seri

o a

l punto

ch

e v

enne d

efinita c

om

e

un “

ram

o s

ecco d

ella

Fis

ica

”.

I seguaci de

lla T

eo

ria d

ell

e S

trin

gh

eera

no p

erò

convin

ti n

ella

su

a f

ondate

zza e

non a

bban

don

aro

no l’id

ea.

Addentr

andosi sem

pre

di p

iù n

ella

teoria,

i fisic

i te

orici in

co

ntr

avano n

uovi

pro

ble

mi: a

d e

sem

pio

, era

sta

ta ipotizza

ta l’e

sis

ten

za

di un

a p

art

icella

, chia

mata

tach

ion

e,

che d

oveva m

uove

rsi con v

elo

cità

superiori

a q

uella

della

luce.

Inoltre

si scoprì

che la t

eoria r

ichie

deva 1

0 d

imen

sio

ni:

una p

ura

folli

a !

La t

eoria s

tenta

va a

deco

llare

e g

li stu

dio

si si arr

esero

: non p

ote

va e

ssere

vera

,

c’e

ran

o u

na s

erie d

i an

om

ali

ee i

nco

ere

nze m

ate

mati

ch

e.

Page 21: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Dal 19

73,

solo

alc

un

i fisic

i pers

eguitavano la m

eta

di tr

ovare

l’e

qu

azio

ne

fonda

me

nta

le.

Furo

no a

nni di in

tenso s

tud

io e

di ela

bora

zio

ni m

ate

matich

e c

he p

ort

aro

no il fisic

o

J.

Sch

warz

ad u

na c

onclu

sio

ne:

la t

eoria c

he

sta

va s

tudia

nd

o e

ra p

ropri

o u

na

teo

ria d

ell

a g

ravit

à.

La p

art

ice

lla p

riva d

i m

assa ip

otizzata

dalla

teoria n

on e

ra a

ltro

che il g

ravit

on

eche

trasm

ett

e la f

orz

a d

i gra

vità n

el m

ondo infinita

me

nte

pic

co

lo.

La T

eo

ria d

elle S

trin

gh

eaveva p

erc

iò p

rod

ott

o q

uello

che m

ancava n

el M

od

ell

o

Sta

nd

ard

: la

Gra

vit

à !

Page 22: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Sch

warz

chie

se la p

ub

blic

azio

ne,

ma la c

om

unità s

cie

ntifica n

on e

bbe la

min

ima

rea

zio

ne:

la T

eo

ria d

ell

e S

trin

gh

ecadde a

ncora

una v

olta n

el vuoto

.

Sch

warz

non s

i arr

ese p

erc

aveva intr

avis

to la s

olu

zio

ne:

se le s

trin

gh

e

descrivo

no la g

ravità a

liv

ello

quantistico e

sse d

oveva

no e

ssere

la c

hia

ve

unific

atr

ice d

elle

quatt

ro f

orz

e.

Alla

ric

erc

a d

i S

ch

warz

si unì

un a

ltro

fis

ico t

eorico

che a

vre

bbe r

ischia

to la c

arr

iere

: M

. G

reen

Page 23: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Sch

warz

e G

reen

doveva

no s

upera

re il pro

ble

ma d

elle

an

om

alie

mate

matiche:

una a

no

malia

è q

ualc

osa d

i str

ano a

l conte

sto

(es.

un c

ellu

lare

in m

ezzo

al

desert

o)

Le s

ort

i della

Teo

ria d

ell

e S

trin

gh

edip

ende

vano d

alla

ris

olu

zio

ne d

i qu

este

incon

gru

en

ze

Page 24: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Nel 19

84,

dop

o c

inque a

nni d

i duro

lavoro

co

ntr

o le a

no

malie

, essi ott

enne

ro c

che s

tavano c

erc

ando:

la t

eori

a e

ra p

riva d

i a

no

malie

.

Lavora

ndo in p

ara

llelo

su d

ue lavag

ne,

entr

am

bi ott

ennero

lo s

tesso r

isulta

to:

Sch

warz

Gre

en

La t

eoria e

ra q

uin

di in

gra

do d

i descrivere

la

gra

vità m

a a

nche a

ltre

forz

e,

realiz

za

nd

o c

os’ il

sogn

o d

i E

inste

insull’

un

ific

azio

ne d

elle

forz

e.

Page 25: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Da q

ue

l m

om

ento

, i gio

rna

li p

ubblic

aro

no a

gra

nd

i tito

li la

scopert

a d

i S

ch

warz

e

Gre

en

sulla

form

ula

zio

ne d

i u

na

L’U

niv

ers

o s

are

bbe p

erc

iò c

om

posto

da u

n n

um

ero

estr

em

am

ente

gra

nde

di

str

inghe v

ibra

nti t

ale

da e

ssere

para

gonato

ad u

na g

randio

sa s

info

nia

cosm

ica.

Page 26: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Il c

ontr

asto

tra

la R

ela

tivit

à G

en

era

lee la M

eccan

ica Q

ua

nti

sti

ca

vie

ne q

uin

di

risolto d

alla

Te

oria d

elle

Str

inghe c

he a

gis

ce

com

e s

e “

calm

ass

e”

il caos d

ella

meccanic

a q

ua

ntistica.

La T

eoria d

elle

Str

inghe t

rasfo

rma il concett

o d

i p

art

icell

a p

un

tuale

in e

ntità

form

ate

da s

trin

gh

e: il

cao

s p

ers

iste

ma è

men

o v

iole

nto

qu

an

to b

asta

aff

inch

èla

RG

e l

a M

Q p

ossan

o c

oesis

tere

.

Page 27: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Però

la t

eori

a h

a u

n “

tall

on

e d

’Ach

ille

”:

-nessun e

speri

me

nto

può d

imostr

are

cosa s

uccede a

pic

co

lissim

e d

ista

nze e

d

energ

ie e

levate

-non è

possib

ile r

ealiz

za

re a

lcun e

speri

mento

che p

ossa c

onfu

tare

la v

alid

ità d

ella

teoria

Quin

di la

teoria

è s

alv

a e

per

sem

pre

!

Inoltre

, ciò

che r

end

e la t

eoria a

ncora

più

difficile

da

speri

me

nta

re è

la p

resenza d

i n

uo

ve d

imen

sio

ni sp

azia

lioltre

le t

re d

ime

nsio

ni spazia

li (a

cui sia

mo a

bituati)

più

que

lla

tem

pora

le.

Page 28: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Nel 1919, un m

ate

matico tedesco d

i nom

e K

alu

za

ipotizzò c

he n

el nostr

o

Univ

ers

o s

i cela

sse u

n’a

ltra

dim

ensio

ne c

he n

on e

ravam

o in g

rado

di

perc

epire.

La s

ua idea p

iaceva a

d E

inste

ine s

olo

dopo d

ue a

nni venne p

ubblic

ata

.

Ma d

ov’e

ra q

uesta

ulteriore

dim

ensio

ne ?

Che a

spetto a

veva ?

Part

endo d

alle

consid

era

zioni di K

alu

za, il

fisic

o s

vedese K

lein

fece la

seguente

consid

era

zione:

Le d

ime

nsio

ni posson

o e

ssere

lung

he e

d e

ste

se e

pic

cole

e c

ircola

ri

Ka

luza

Kle

in

Page 29: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Kalu

za

e K

lein

azza

rdaro

no l’ip

ote

si che la s

trutt

ura

dell’

Un

ivers

o a

vesse,

oltre

le

dim

ensio

ni spa

zia

li a n

oi co

muni con q

uella

tem

pora

le,

altre

dim

en

sio

ni

invis

ibil

ipro

pri

o c

om

e la s

uperf

icie

del cavo e

mili

ard

i di volte p

iù p

iccole

di u

n s

ing

olo

ato

mo.

Page 30: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

La n

ostr

a p

erc

ezio

ne d

i un U

niv

ers

o c

on t

re d

imensio

ni sp

azia

li potr

eb

be n

on e

ssere

corr

ett

a.

Viv

iam

o d

avvero

in u

n m

ond

o c

on a

ltre

dim

ensio

ni spa

zia

li ?

Che a

sp

ett

o a

vre

bbero

tali

dim

ensio

ni extr

a ?

La T

eoria d

elle

Str

inghe

pre

ved

e c

he in

ogni pu

nto

dello

spazio

esis

tan

o a

ltre

6

dim

en

sio

ni arr

oto

late

rispett

o

alle

3 d

imensio

ni spazia

li g

note

, dis

poste

in m

anie

ra

irre

go

lare

e c

ircola

re e

ch

e

potr

ebb

ero

pre

senta

rsi com

e in

figura

Page 31: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Co

me le d

imen

sio

ni extr

a p

ossono influen

za

re il nostr

o m

on

do ?

Se

co

ndo

i fis

ici te

ori

ci, q

ueste

dim

en

sio

ni e

xtr

a p

otr

eb

bero

de

term

ina

re

tutte

le

costa

nti a

no

i n

ote

de

lla n

atu

ra p

er

cu

i l’U

niv

ers

o d

ove

no

i viv

iam

o s

are

bb

e e

sa

tta

men

te s

into

niz

zato

su

i va

lori

di q

ueste

costa

nti.

Page 32: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Ma

ne

l 1

98

5,

i fisic

i te

ori

ci si re

se

ro c

on

to d

i

ave

re f

orm

ula

to n

on

un

a m

a b

en

cin

qu

e

teo

rie

de

lle s

trin

gh

e in

dis

acco

rdo

tra

lo

ro.

Alc

un

ed

i e

sse

pre

ve

de

va

no

str

ing

he

ap

ert

e,

altre

str

ing

he

ch

iuse

.

Due v

ers

ioni d

elle

teori

e p

revedeva

no a

ddirittu

ra 2

6 d

imen

sio

ni!!

!

Tutt

e e

cin

que e

rano v

alid

e,

ma q

uale

descriveva il n

ostr

o U

niv

ers

o ?

Si cre

ò u

n c

ert

o im

bara

zzo

: se c

’è u

n s

olo

Univ

ers

o,

ci deve e

ssere

un

a s

ola

teoria.

Fors

e s

oltanto

un

a d

escrive l’U

niv

ers

o,

e le a

ltre

a c

osa s

erv

on

o ?

La T

eo

ria

delle S

trin

gh

esi are

nò n

uova

me

nte

e m

olti fisic

i si arr

esero

.

Page 33: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Dalla

si rischia

va d

i passare

alla

Si sta

va e

sage

rando…

Page 34: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Nel 19

95,

Ed

Wit

ten

lasciò

sbalo

rdita la c

om

unità

scie

ntifica:

le c

inque t

eori

e n

on e

rano a

ltro

che la

ste

ssa t

eoria c

om

e s

e f

osse r

ifle

ssa s

u u

na p

are

te d

i

specchi.

Le c

inq

ue t

eori

e e

rano p

erc

iò c

inqu

e m

odi d

ivers

i di

guard

are

la s

tessa t

eoria.

Alla

nu

ova T

eo

ria U

nific

ata

de

lle S

trin

ghe v

enne

dato

il no

me d

i T

EO

RIA

M

C’e

ra p

erò

un p

rezzo

da p

ag

are

: m

entr

e la T

eoria

delle

Str

ingh

e p

reved

eva 1

0 d

imensio

ni, la T

eoria M

ne p

reve

deva u

na in p

iù.

10 d

ime

nsio

ni

11 d

ime

nsio

ni

Page 35: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

L’U

nd

icesim

a d

imen

sio

ne

di W

itte

nconsente

alla

str

inga d

i tr

asfo

rmars

i una

sort

a d

i m

em

bra

na

o s

em

plic

em

ente

bra

na

Una b

rana

pu

ò e

ssere

tridim

ensio

nale

o p

iù e

può a

vere

un

a q

uantità

suff

icie

nte

di e

nerg

ia t

ale

da ingra

ndirsi a d

ism

isura

rag

giu

ngend

o p

ers

ino le

dim

ensio

ni dell’

Univ

ers

o.

Il n

ostr

o U

niv

ers

o s

i tr

overe

bb

e a

ll’in

tern

o d

i u

na g

igan

tesca m

em

bra

na

mu

ltid

imen

sio

nale

e m

olt

o p

iù e

ste

so

E’ com

e s

e v

ivessim

o a

ll’in

tern

o

di una f

orm

a d

i pane

Page 36: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Il n

ostr

o U

niv

ers

o,

nel qua

le v

ivia

mo,

potr

eb

be e

ssere

racch

iuso

all’

inte

rno d

i una

sin

go

la f

ett

a d

el pane:

La T

eo

ria M

am

mett

ere

bbe q

uin

di l’e

sis

ten

za d

i ta

nti U

niv

ers

i vic

ini

e p

ara

lleli

per

cui il

nostr

o U

niv

ers

o s

are

bbe u

no q

ua

lunque.

Alc

uni d

i questi U

niv

ers

i p

ara

lleli

potr

ebbero

essere

sim

ili a

l nostr

o e

avere

esseri v

ive

nti,

altri p

otr

eb

bero

essere

molto p

iù s

tarn

ie b

izza

rri govern

ati d

a

legg

i fisic

he c

om

ple

tam

ente

div

ers

e.

Questi U

niv

ers

i potr

ebbero

esis

tere

nelle

dim

ensio

ni extr

a in

torn

o a

noi, p

ers

ino

a m

eno d

i 1 m

m d

i d

ista

nza

.

Page 37: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Ma s

e è

così,

perc

hé n

on p

ossia

mo

vedere

o t

occa

re q

uesti U

niv

ers

i para

lleli

?

Tutt

o q

uesto

ha a

che f

are

co

n la f

orz

a d

i

gra

vità.

Second

o la T

eo

ria M

tutt

a la m

ate

ria e

le

tre f

orz

e g

iacere

bbero

sulla

su

perf

icie

della

me

mbra

na m

ultid

imensio

nale

mentr

e

invece le o

nd

e g

ravita

zio

na

li (s

ott

ofo

rma d

i

str

ing

he a

d a

nell

o –

gra

vit

on

i)

potr

ebb

ero

via

ggia

re v

ers

o a

ltre

me

mbra

ne d

eg

li U

niv

ers

i vic

ini, f

acendo

perc

iò a

ppari

re la f

orz

a d

i gra

vità c

om

e p

debo

le d

elle

altre

tre

forz

e.

Il r

isultato

di ciò

è c

he n

oi p

otr

em

o

perc

ep

ire la p

resen

za

di un U

niv

ers

o

para

llelo

solo

att

ravers

o il pro

pagars

i

delle

on

de g

ravit

azio

nali

.

Page 38: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Quando s

i cerc

a d

i descrivere

il m

om

ento

del B

ig B

an

g,

una e

ntità

infinitesim

a e

d

estr

em

am

ente

densa,

le d

ue t

eorie u

ffic

iali,

la R

ela

tivit

à G

en

era

lee la M

eccan

ica

Qu

an

tisti

ca,

cessano d

i esse

re v

alid

e.

I risultati d

iverg

ono e

si hann

o v

alo

ri infiniti

sensa

alc

un s

enso f

isic

o.

Un a

ltro

pro

ble

ma è

: che c

osa

è e

satt

am

ente

il B

ig B

ang

?

La v

ers

ione u

ffic

iale

del M

od

ell

o d

el

Big

Ban

gnon c

i dic

e n

ulla

su c

osa c

’era

pri

ma d

el B

ig B

ang o

cosa lo p

rovocò.

Alc

uni scie

nzia

ti c

redono c

he s

pa

zio

e t

em

po

sia

no e

mers

i d

al “n

ull

a”

in

“qu

alc

osa

” e n

essuno s

a q

ua

ndo il tu

tto h

a a

vuto

iniz

io.

La d

om

anda è

: può la t

eori

a d

elle

str

inghe r

isolv

ere

il quesito ?

Page 39: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Alc

uni te

ori

ci d

elle

str

inghe h

anno a

va

nza

to l’ip

ote

si second

o c

ui il

Big

Ba

ng n

on f

u

aff

att

o l’in

izio

, l’U

niv

ers

o p

ote

va e

sis

tere

da m

olto t

em

po.

Ma n

on t

utt

i sono d

’accord

o.

Un U

niv

ers

o s

en

za

in

izio

sare

bbe p

oco a

ttra

ente

e

sen

za

spie

ga

zio

ne.

Ma a

llora

qua

l è la s

pie

ga

zio

ne ?

Second

o la

Teo

ria

dell

e S

trin

gh

e,

la r

isposta

all’

enig

ma d

el B

ig B

ang s

ta n

el m

ovim

ento

delle

gig

ante

sch

e m

em

bra

ne.

Nel lo

ro

flutt

uare

nello

spa

zio

mu

ltid

imensio

nale

esse

possono e

ntr

are

in c

olli

sio

ne e

dare

origin

e a

ll’esplo

sio

ne d

i en

erg

ia c

he n

oi chia

mia

mo a

ppu

nto

Big

Bang.

colli

sio

ne

colli

sio

ne

Big

Bang

Big

Bang

Page 40: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Inoltre

il B

ig B

ang p

otr

eb

be e

ssere

sta

to n

on u

n u

nic

o e

vento

: le

mem

bra

ne

potr

ebb

ero

essere

entr

ate

in c

olli

sio

ne p

iù v

olte…

.

…e

la c

osa s

i potr

ebb

e r

ipete

re n

el fu

turo

infinite v

olte.

La T

eo

ria

delle S

trin

gh

epotr

ebbe c

om

unq

ue r

isolv

ere

il p

roble

ma d

el B

ig B

ang

anche s

e g

li scie

nzia

ti n

on s

anno c

osa a

cca

de v

era

me

nte

quan

do d

ue m

em

bra

ne

entr

ano in c

olli

sio

ne.

Ma s

i tr

att

a d

i S

cie

nza

o m

eg

lio d

i F

anta

scie

nza ?

Dove s

ono le p

rove

dell’

esis

ten

za

delle

str

ingh

e ?

Univ

ers

oU

niv

ers

o

Page 41: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

Att

ualm

ente

ne

i due la

bora

tori

del F

ER

MIL

AB

e d

el C

ER

N,

i fisic

i te

orici sta

nno

cerc

and

o le p

rove d

ell’

esis

ten

za d

el g

ravit

on

e,

l’un

ica v

era

“im

pro

nta

dig

itale

dell’

esis

ten

za

delle

str

ingh

e.

Ma la p

riori

tà p

er

entr

am

bi i la

bora

tori è

la r

icerc

a d

ella

SU

PE

RS

IMM

ET

RIA

una

ipote

si fo

nda

menta

le d

ella

Teo

ria

dell

e S

trin

gh

e.

In b

reve p

er

og

ni part

ice

lla s

ub-a

tom

ica n

ota

deve e

sis

tere

una r

isp

ett

iva

part

icella

più

pesante

dett

a s

up

erp

art

icell

a,

che p

erò

nessuno h

a m

ai vis

to !

Poic

hé la t

eori

a d

elle

str

ingh

e p

revede l’e

sis

ten

za

de

lle s

up

erp

art

ice

lle,

bis

ogna

trovarle.

Tutt

avia

sono e

str

em

am

ente

pesanti c

he r

isulta d

ifficile

ch

e s

ian

o

rivela

te d

agli

odie

rni accele

rato

ri.

Page 42: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

L’e

sis

ten

za

de

lle s

uperp

art

ice

lle n

on p

rovere

bbe la T

eo

ria

dell

e S

trin

gh

e,

ma

sare

bb

e u

n s

egnale

ind

irett

o c

he s

iam

o s

ulla

str

ada g

iusta

.

Ma s

e n

on t

rovere

mo p

rove d

ell’

esis

ten

za d

elle

dim

ensio

ni extr

a,

delle

s-p

art

icelle

,

la t

eoria d

elle

str

inghe p

otr

ebb

e r

ivela

rsi fa

lsa

?

Fose

! P

otr

em

mo s

co

prire

che a

bb

iam

o p

ers

o 2

0 a

nni di stu

di e d

i ricerc

he e

che

la t

eoria è

co

mple

tam

ente

sb

aglia

ta.

Molti rite

ng

ono

che la t

eoria s

ta in p

iedi e c

he

sia

valid

a,

anche p

erc

hé s

i b

asa s

u

una m

ate

matica s

olid

a e

d e

legante

.

Vero

o f

als

a,

la t

eoria d

elle

str

inghe s

i pre

sen

ta c

om

e il pro

dott

o d

i una

ela

bora

zio

ne e

legante

co

ncep

ita d

alla

me

nte

um

ana c

osì

co

me f

u la t

eori

a d

ella

rela

tività d

i E

inste

in.

Solo

con le p

rove,

gli

esperi

menti,

i te

nta

tivi dett

ati d

alla

no

str

a c

uriosità d

i

esplo

rare

il m

ondo c

he c

i circonda p

otr

em

o f

ors

e a

vere

le r

isposte

sulla

ve

ra n

atu

ra

di questo

aff

as

cin

an

teU

niv

ers

o!

Page 43: Planetario di Milano – 8 Giugno 2006 Corrado Ruscicamilkyway.comune.milano.it/doc/06/06/ruscica08062006-slides.pdf · la creazione di un atomo alla nascita di una stella, sono il

“L

a f

iloso

fia è

scri

tta i

n q

uest

o g

randis

sim

o l

ibro

Che c

ontu

am

ente

ci

sta a

pert

o i

nnanzi

a g

li o

cchi

(io d

ico l

’univ

ers

o)

Ma n

on s

i può i

nte

ndere

se p

rim

a n

on s

’im

para

a

inte

nder

la l

ingua

E c

onosc

er

i cara

tteri

ne’

quali

è s

cri

tto”

Galil

eo G

alil

ei, I

l S

aggia

tore