La teoria delle stringhe

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Relatività contro Meccanica Quantistica

tesina esame di stato di Gaia Del Mauro

Classe 5°A – Liceo Scientifico G.B. Vico – Anno Scolastico 2007/2008

Introduzione

La fisica moderna si basa su due fondamentali pilastri:

  • La relatività generale di Einstein, che serve a spiegare l’universo a grande scala

  • La meccanica quantistica, che permette di comprendere l’universo alle scale più piccole

Nonostante entrambe le teorie siano state confermate sperimentalmente,  esse non possono essere giuste entrambe, sono cioè incompatibili fra loro. La  soluzione di questo dilemma è il problema centrale della fisica contemporanea.

Generalmente, i fisici si rivolgono di volta in volta alla relatività generale oppure alla meccanica quantistica, e solo in situazioni eccezionali abbiamo bisogno sia dell’una che dell’altra. Per esempio, quando ci occupiamo del centro di un buco nero (in cui una massa enorme ha dimensioni minuscole) o dell’origine dell’universo (all’epoca del big bang, l’intero universo è schizzato fuori da un punto: densità e ed energia erano praticamente infinite).

Le equazioni delle due teorie, se combinate, forniscono risultati privi di senso.

La teoria delle superstringhe, seppur giovane (elaborata negli anni ’80) e non ancora compiuta, forse risolve il conflitto fra le due grandi teorie:

in questa teoria relatività generale e meccanica quantistica hanno bisogno l’una dell’altra per dare senso al tutto;

inoltre,  la teoria introduce un’unica equazione fondamentale, che descrive un unico principio fisico che regola l’universo.

Ecco l’idea base su cui si fonda tale teoria: le particelle fondamentali che costituiscono la materia e che sono descritte nel Modello Standard (quark e leptoni) non sono puntiformi, ma consistono di un minuscolo anello unidimensionale, cioè un filamento che danza, oscilla, vibra. I fisici moderni lo hanno chiamato stringa.

Tale teoria potrebbe anche rappresentare la “Teoria del Tutto”, TOE, in base alla quale tutta la materia e tutte le forze sarebbero unificate come oscillazione delle stringhe.

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