Si chiama "Teoria F", ed è una particolare branca della teoria delle stringhe che studia come interagiscono tra loro queste misteriose entità. E ora un'équipe di fisici ha individuato un enorme sottoinsieme di soluzioni alle sue equazioni
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Trovato un quadrilione di soluzioni per la teoria delle stringhe

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29.03.2019

# Trovato un quadrilione di soluzioni per la teoria delle stringhe

Si chiama "Teoria F", ed è una particolare branca della teoria delle stringhe che studia come interagiscono tra loro queste misteriose entità. E ora un'équipe di fisici ha individuato un enorme sottoinsieme di soluzioni alle sue equazioni

(foto: Pasieka/Getty Images)
PASIEKA

Come se la teoria delle stringhe non fosse, di per sé, abbastanza misteriosa, astratta e complessa (nonché per certi versi insondabile con il metodo scientifico, ma questa è un'altra storia), la comunità dei fisici ha appena pubblicato una novità che potrebbe complicare ulteriormente le cose. La notizia è relativa alla cosiddetta teoria F), una branca della teoria delle stringhe che prova a spiegare come queste entità interagiscono e si accoppiano tra loro: un'équipe di fisici della Northeastern University di Boston ha infatti appena scoperto una nuova, enorme, classe di soluzioni delle equazioni della teoria F. L'aggettivo enorme non è un'iperbole: stando a quanto pubblicato dai fisici sul server di pre-print ArXiv, le nuove soluzioni ammonterebbero a oltre un quadrilione. Un numero enorme, che rende l'insieme delle soluzioni appena scoperte il più grande del suo genere mai individuato nell'ambito della teoria delle stringhe. Ma soprattutto, cosa ancora più interessante, le soluzioni sarebbero tutte coerenti con le previsioni del Modello standard, il quadro teorico – ormai ampiamente verificato sperimentalmente – che descrive il comportamento e le interazioni di tutte le particelle fondamentali che conosciamo.

Facciamo un passo indietro. In fisica teorica, la teoria delle stringhe tenta, almeno ipoteticamente, di conciliare la meccanica quantistica con la relatività generale, e costituisce quindi un tentativo di descrivere in un unico quadro teorico il comportamento dell'intero Universo, materia e radiazione. Finora, alcuni teorici delle stringhe hanno concentrato i loro sforzi nel cercare di trovare modi per collegare la teoria delle stringhe alle proprietà già note e osservabili dell'Universo, in particolare, per l'appunto, al Modello standard della fisica delle particelle. Gran parte di questi studi ha coinvolto una versione della teoria delle stringhe in cui queste ultime interagiscono debolmente tra loro. Tuttavia, negli ultimi due decenni, lo sviluppo una nuova branca della teoria delle stringhe, la teoria F, che racchiude un insieme di teorie sulla gravitazione modificate in modo tale da estendere la relatività generale di Einstein, ha permesso ai fisici di provare a lavorare anche con stringhe fortemente interattive e accoppiate.

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È proprio su questa teoria che hanno lavorato i fisici della Northeastern University di Boston, usando tecniche matematiche avanzate e sviluppate ad hoc per identificare una classe di soluzioni in cui il comportamento dei fermioni (che insieme ai bosoni costituiscono le classi fondamentali in cui si dividono le particelle) è finalmente simile quello descritto dal Modello standard. Per essere più precisi: le soluzioni, stando a quel che dicono i ricercatori, riproducono l'esatto "spettro chirale" delle particelle del Modello standard. Dai risultati del nuovo studio è inoltre emerso che ci sono almeno un quadrilione di soluzioni in cui le particelle presentano le stesse caratteristiche chiave del Modello standard. Un numero di diversi ordini di grandezza più grande rispetto a quello delle altre soluzioni trovate finora nella teoria delle stringhe. "È davvero sorprendente, poiché è un numero estremamente grande", spiega senza mezzi termini James Halverson, uno degli autori del lavoro.

"Il lavoro appena pubblicato rappresenta sicuramente un passo avanti nella dimostrazione che la teoria delle stringhe dà origine a molte soluzioni coerenti con le caratteristiche del modello standard", spiega a Scientific American Washington Taylor, teorico delle stringhe del Mit, sottolineando tuttavia che servirà ancora molto lavoro per ottenere soluzioni che si adattano esattamente alla fisica delle particelle del nostro mondo, uno degli obiettivi finali della teoria delle stringhe.

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