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Fisica delle interazioni fondamentali

Alla ricerca delle leggi ultime della Natura

Sin dall’antichità l’umanità si è interrogata su quali vibranti piuttosto che particelle puntiformi e la tecnologia ottica in cui un’immagine tridi-
siano i costituenti fondamentali dell’Universo che che tali particelle emergano come modi di vi- mensionale viene codificata in termini di infor-
ci circonda e quali siano le leggi che ne governa- brazione delle stringhe. Questo è il postulato mazioni bidimensionali.
no le interazioni. A seguito di una lunga avventura principale della teoria delle stringhe, un fra- Queste dualità di tipo olografico sono estrema-
fatta di scoperte sperimentali e formulazioni teori- mework che include la QFT al suo interno ed è mente utili perché permettono di stabilire una
che, sappiamo adesso che il linguaggio più adatto al momento il nostro candidato più promettente corrispondenza tra “problemi difficili” posti in
a descrivere la maggior parte dei fenomeni fisici è per una teoria unica di tutte le leggi fisiche che un lato della dualità e “problemi trattabili” equi-
dato dalla cosiddetta teoria quantistica dei campi, includa la gravità quantistica, necessaria per lo valenti nell’altro lato, e viceversa. Per esempio,
o QFT nell’acronimo inglese. studio dell’Universo primordiale o di cosa si l’olografia permette lo studio di sistemi forte-
Secondo la QFT lo spazio-tempo è permeato da nasconde all’interno dei buchi neri. mente interagenti in QFT, notoriamente com-
campi di energia che, vibrando, danno origine Il gruppo di fisica teorica delle interazioni fon- plicati da risolvere, come il plasma di quarks
alle varie particelle di materia e ai mediatori damentali di Unimore, composto dai Professori e gluoni prodotto nell’esperimento LHC del
responsabili delle loro interazioni. Ciò permet- Olindo Corradini e Diego Trancanelli, si inte- CERN o i superconduttori ad alta temperatura,
te di descrivere le interazioni fondamentali che ressa da molti anni a vari aspetti della QFT e traducendoli in sistemi più abbordabili in gra-
compongono il Modello Standard delle parti- della teoria delle stringhe. Più specificamente, vità, nella fattispecie certe classi di buchi neri.
celle elementari, come l’elettromagnetismo e si occupa attivamente di una delle scoperte più Andando nella direzione opposta, è possibile
le forze che agiscono nei nuclei atomici, fino rivoluzionarie della fisica teorica degli ultimi poi usare l'olografia per esplorare questioni
ai fenomeni incontrati nella fisica della materia decenni: la realizzazione che QFT e gravità fondamentali di gravità quantistica, come l’e-
condensata, come per esempio le transizioni tra sono in realtà due facce complementari delle vaporazione dei buchi neri quantistici, tradu-
fasi differenti della materia o sistemi come i su- stessa medaglia e che esiste una dualità, o cor- cendole in questioni equivalenti ma più sempli-
perconduttori e il condensato di Bose-Einstein. rispondenza, tra di loro. In alcuni casi specifici, ci nella QFT duale. Nonostante i grandi passi
Nonostante questo vasto regime di applicabi- si può infatti usare la teoria delle stringhe per avanti degli ultimi decenni, è ancora prematuro
lità, il linguaggio della QFT non è però adatto verificare come una teoria di gravità definita in prevedere quando (o se) arriveremo ad una teo-
a descrivere effetti quantistici – ossia legati al un certo spazio-tempo in D dimensioni possa ria ultima di tutta la fisica. Fedeli però all'impe-
mondo microscopico – in teorie che contenga- essere completamente codificata in una QFT rativo del grande fisico matematico D. Hilbert
no la gravità, ma può essere allargato ad inclu- definita sul bordo (D-1)-dimensionale di quello “Noi dobbiamo conoscere, noi conosceremo”,
dere anche questo ambito, assumendo che i co- stesso spazio-tempo. A questo tipo di dualità è non ci perdiamo d’animo e continuiamo la ri-
stituenti elementari della Natura siano stringhe attribuito il nome di olografia, in analogia con cerca con entusiasmo!

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