Cos'è la teoria delle stringhe e come viene definita?

Evelyn Maitée Marin
Ingegnere Industriale, Master in Fisica e EdD

La Teoria delle Stringhe è un approccio fisico che cerca di conciliare la teoria della relatività generale e la meccanica quantistica in un unico modello che contiene e descrive tutte le forze fondamentali di natura. In questa teoria, le particelle elementari non sono particelle puntiformi, come indicato dal modello standard di fisica, ma piuttosto rappresentano "corde" o "filamenti" di dimensioni infinitesimali che vibrano nel spazio tempo.

Il nome della teoria si basa sul presupposto che le particelle fondamentali siano oggetti unidimensionali che lo sono assomigliano a stringhe, che oscillano a frequenze diverse, che determina la massa e il tipo di particella che rappresentare.

Questa teoria ha avuto origine intorno alla fine degli anni '60 ed è stata sviluppata da diversi fisici, tra cui Gabriele Veneziano, Yoichiro Nambu, Leonard Susskind, John H. Schwarz e Michael Green, tra gli altri. Tuttavia, le pubblicazioni principali iniziarono ad essere generate da Jöel Scherk e John Henry Schwarz intorno al 1974. I suddetti scienziati stavano cercando un modo per conciliare la teoria della relatività generale e la meccanica quantistica, e arrivò all'idea che le particelle elementari fossero in realtà stringhe che vibrano nello spazio-tempo piuttosto che particelle puntuale. Nei decenni successivi, la teoria delle stringhe è stata oggetto di molte controversie e dibattiti nella comunità scientifica.

La base della teoria delle stringhe è l'idea che tutta la materia e le forze fondamentali nell'universo siano il risultato della vibrazione di queste stringhe.

Caratteristiche

Alcune delle caratteristiche e delle premesse della teoria delle stringhe includono:

• Le particelle elementari sono in realtà stringhe unidimensionali che vibrano nello spazio-tempo.

• Le caratteristiche di queste corde (come la loro lunghezza e tensione) determinano le proprietà delle particelle che generano.

• I diversi modi di oscillazione di queste stringhe potrebbero spiegare l'esistenza di tutte le particelle elementari conosciute, inclusi bosoni e fermioni.

• Coinvolge molteplici dimensioni extra-spaziali, oltre alle quattro dimensioni che sperimentiamo nella nostra realtà quotidiana.

Questa teoria, o chiamata da alcuni scienziati, ipotesi, si basa su modelli matematici che sono estremamente complessi e derivano dalla meccanica quantistica, dalla relatività generale, dalla geometria differenziale e la topologia.

È importante notare che questi concetti associati alla teoria continuano ad essere oggetto di ricerca e, pertanto, è possibile che i modelli matematici e le equazioni utilizzate vengono modificati man mano che vengono fatte nuove scoperte e ne vengono fatte di nuove ricerca.

La teoria delle stringhe non fornisce una spiegazione completa dell'origine dell'universo, poiché si concentra maggiormente sulla natura fondamentale della realtà e delle particelle elementari. Tuttavia, è compatibile in una certa misura con la teoria del Big Bang, nello spiegare fenomeni come l'inflazione cosmica, che è un periodo di espansione accelerata che si è verificato nei primi momenti dell'universo e la formazione di strutture su larga scala scala.

Sfide e critiche

La teoria delle stringhe è stata oggetto di molti critici e detrattori nel corso degli anni, e alcuni degli argomenti riguardano i seguenti aspetti:

• Mancanza di prove empiriche: nonostante decenni di ricerca, la teoria delle stringhe non ha ancora prove empiriche sufficienti per confermare la sua veridicità.

• complessità matematica: Questa teoria è estremamente complessa da un punto di vista matematico, il che rende difficile la comprensione per la maggior parte delle persone.

• incommensurabilità: è incommensurabile con la fisica standard, il che significa che non è possibile effettuare esperimenti per confrontare e stabilire relazioni tra le due teorie.

• multiversi: la sua fondazione implica l'esistenza di più universi ed è difficile per alcune persone accettare questa idea.

• Difficoltà a fare previsioni: A causa della sua complessità, la teoria delle stringhe è difficile da usare per fare previsioni accurate sui fenomeni fisici osservabili.

Queste sono solo alcune delle critiche e degli svantaggi che sono stati mossi alla teoria delle stringhe. Nonostante queste sfide, la ricerca in questo settore continua e molti scienziati ritengono che potrebbe essere la chiave per unificare la fisica.

Campi di applicazione

La teoria delle stringhe viene applicata in campi come la fisica delle alte energie, la cosmologia e la fisica teorica. Ha anche implicazioni per la fisica delle particelle e la gravità quantistica. Inoltre, è stato utilizzato per studiare la fisica dei buchi neri e la loro entropia.

Da un lato, la teoria delle stringhe può risolvere alcune delle questioni fondamentali della fisica, come la riconciliazione tra la teoria della relatività generale e la meccanica quantistica. La sua filosofia sostiene l'esistenza di dimensioni multiple e universi paralleli, che è diventata una delle aree di ricerca più attive nella cosmologia teorica.

D'altra parte, l'ipotesi su cui si basa questo modello ha portato anche a un gran numero di progressi in fisica oltre la cosmologia, come nella teoria della materia condensata e dell'informazione quantistica, tra gli altri campi.

La cosmologia è una delle aree in cui la teoria delle stringhe ha avuto una partecipazione significativa negli ultimi decenni.