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scienze: scienze: La superstringa che avvolge il cosmo Il tamburo del sisma NEGLI ultimi quindici anni hanno avuto importanti sviluppi le teorie di supergravìtà e di Strìnga. Esse rappresentano lo strumento concettuale più avanzato e più sofisticato di cui dispongono 1 fisici teorici nel loro programma di unificazione delle quattro forze fondamentali della natura, cioè l'interazione gravitazionale, quella elettromagnetica, quella debole e quella forte. Rispetto a vent'anni fa la nostra comprensione del fenomeni subnuclearl delle particelle che sono alla base di queste interazioni è enormemente progredita: disponiamo infatti di uno scenai.ii, ormai universalmente a Tettato, che spiega l'i .ilverso in termini di pochi costituenti fondamentali. Essi sono classificati come leptoni e quark. I leptoni interagiscono fra di loro mediante la forza elettromagnetica e debole trasmesse rispettivamente dal fotone e dalle particelle W e Z (queste ultime v identificate sperimentalmente da Carlo Rubbia nel 1983); 1 1.1 ark. invece, oltre che all'infrazione elettrodebole sono soggetti anche a quella forte, trasmessa da particelle chiamate gluoni. Le teorie che descrivono l'interazione elettrodebole e quella forte vengono dette rispettivamente teoria di Weinberg e Salam e cromodinamica. Esse descrivono bene gli aspetti fondamentali della fisica delle particelle a energie dell'ordine di 100/1000 Gev (1 Gev - un miliardo di elettronvolt) che è l'energia attualmente raggiungibile con i maggiori acceleratori di particelle. La forza gravitazionale, che è universale, agisce indistintamente su tutti 1 costituenti (quark e leptoni) e su tutti 1 «messaggeri» delle altre interazioni (fotoni, gluoni, W e Z): essa è trasmessa da particelle di massa nulla dette gravitoni. Notiamo subito che le teorie che descrivono queste $re forse fondamentali .(forte, elettrodebole e gravitazionale), hanno una caratteristica comune: la dinamica che esse descrivono è completamente determinata da un principio di «sim¬ metria». Non è il caso in questa sede di dare una definizione rigorosa di simmetria (che implicherebbe l'introduzione del concetto matematico di gruppo); diciamo approssimativamente che una teoria fisica è simmetrica quando esistono diversi modi tra loro equivalenti di descrivere una stessa situazione fisica. Il problema per 11 fisico teorico è di trovare uno schema di simmetria rispetto al quale le tre forze di cui sopra appaiano sullo stesso plano. In altre parole unificare le forze si¬ Un sismologo sovietico, Ikram Kerimov dell'Accademia delle scienze dell'AzerbalJan, ha detto che avrebbe potuto prevedere l'ultimo terribile terremoto del Messico, se avesse saputo interpretare correttamente i «rumori sisminl slmili a rullio di tamburi» registrati, dai suoi strumenti parecchi giorni prima del *' .ila. La sua appara cimatura mobile chiamata «Cheiapakha» (tartaruga) si sarebbe rivelata In grado di registrare suoni profondi e lontanissimi meglio delle grandi reti sismografiche. Un debole campo di micro-tremori si sarebbe sviluppato dalla zona del Messico poi colpita dal disastro e la macchina di Kerimov l'avrebbe registrato perfettamente con un caratteristico inizio slmile a un battito di tamburo in accelerazione. Questo tipo di tambureggiamento si è rivelato caratteristico prima del grandi sconvolgimenti sismici e le onde dei segnali sembrano in grado di fare il giro del mondo, quindi molto più del 12 mila chilometri dal Messico all'Azerbaljan. SUPERSTRINGA IN IO DIMENSIONI a) Due arringhe chiuse Interagiscono dapprima fondendoli In una sola e poi aeparandosl nuovamente. b) Le stringhe chiusa descrìvono con la loro evoluitone, una superficie bidimensionale nello spailo tempo decadlmenslonale. A sinistra: schema d'intcraionscritta in termini puramente georie unificazioni e schema del pr gniflca per il fisico teorico unificare le loro simmetrie. Poiché 1 possibili schemi di simmetria sono stati classificati dal matematici (in particolare da Cartan) le possibilità a disposizione sono note a priori. In particolare, se si considera soltanto l'unificazione della forza forte ed elettrodebole e si esclude la gravità, risulta che esistono molteplici schemi di simmetrie possibili realizzabili a energie' dell'ordine di 10 alla 15° Gev; le corrispondenti teorie vengono dette prandiunificate; esistono vari modelli di unificazione, ognuno con pregi e difetti. La situazione cambia se si cerca di Includere nello schema di unificazione anche la gravità e di conciliare quest'ultima con la meccanica dei quanti, cosa indispensabile, poiché, allo sta¬ I ghiacci dell'Artide in diretta tv Ricercatori sovietici stanno svolgendo un esperimento per trasmettere via satellite la situazione del ghiacci alle navi che navigano nell'Artico. Attualmente per cercare fra 1 ghiacci un percorso adatto alle navi vengono Impiegati aerei che volano per molte ore. I difetti di questo metodo non stanno solo nella durata del voli, ma anche nel fatto che dall'aereo 6 visibile solo una piccola parte della Q superficie ghiacciata. Nasce il Centro europeo p NASCE oggi a Torino per Iniziativa Fiat e Digital il Centro Europeo per la fabbrica flessibile. Due mesi fa a Genova Ibm e Elsag (gruppo Stet) hanno dato vita a una società che opera su un terreno analogo, la Seiaf. I robot sono al centro delle trattative aperte fra Comau americana (di nuovo gruppo Fiat) e 11 gigante Usa dell'auto, la General Motors. Ancora, la produzione integrata assistita dal computer è un'area di Esprit, il programma europeo di ricerca precompetitiva, mentre su dieci progetti Eureka varati a Hannover la scorsa settimana, due riguardano 1 laser applicati alla produzione industriale (a entrambi prendono parte società italiane). La fabbrica automatica suscita alleanze Industriali inedite e progetti avanzati di ricerca, catalizza le tecnologie più sofisticate, dalla robotica all'ingegneria del software, dall'intelligenza artificiale all'ottica, all'o- to attuale delle nostre conoscenze, qualunque teoria lisica deve necessariamente incorporare 1 principi fondamentali della relatività e della quantlstica. L'Inclusione della gravità comporta un principio di simmetria più grande di quelli noti sino a pochi anni fa: la supersimmetrla. Utilizzando quest'ultima nel 1976 l'Italiano Sergio Ferrara, insieme con Daniel Predman e Peter Van Nieuwenhuizen formularono la supergravìtà. Essa si sviluppò dapprima per puro interesse specula- Stiperelrlnge In 10 dim. 1» 10 Gev. ? Supergravìtà In 10 dim. 6 dim. il compatti!icono Teoria grande unificati Teorìa di Weinberg-Salam t Cromodlnamlca Quark t Leptoni 2 Gev c fra siringhe chiuse. Come si veeometrici. A destra: le scale di enrocesso di «compattazione» di sctivo e nella speranza di risolvere l'annoso problema di conciliare la teoria dei quanti con la gravitazione. Gli effetti da essa previsti sembravano infatti essere osservabili solo a energie un milione di miliardi di volte superiori a quelle a noi accessibili con gli attuali acceleratori. Dal 1981 in poi, però, in seguito alla scoperta dovuta a Cremmer, Van Proeyen, Girardello e Ferrara che alcuni effetti Indiretti, caratteristici della supergravìtà, possono manifestarsi ad energie di poco superiori alle presenti, essa riceve grande attenzione dal fenomenologi, cioè da quel fisici teorici che, anziché di problemi formali,* si occupano di trovare una sistemazione ed una spiegazione immediata dei dati. Purtroppo il progresso er la «fabbrica della supergravìtà sul plano fenomenologico è stato accompagnato da un suo arretramento quale candidata al ruolo di teoria fonda-, mentale perché sembra or-' mai che essa non abbia speranze di risolvere 11' fondamentale problema della quantlzzazlone della gravità. E' questa la ragione per cui negli ultimi tempi gli studiosi di teorie unificate si sono rivolti con attenzione crescente alla cosiddetta teoria di stringa. Nata alla fine degli Anni 60 per opera di Veneziano e w particella scoperta <!a dubbi» vede, l'interazione può essere de energia a cui si manifestano le va sci dimensioni in piccoli cerchi rima ei e. sti re ie di a ain ta n, alattà, ad ori ve oici rono ne meso sviluppatasi per onera di molti ricercatori italiani e stranieri, essa aveva iniziai-' mente lo scopo di descrivere le interazioni forti, ma fu ben presto soppiantata dalla già ricordata teoria del gluoni e dei quark. A metà degli Anni 70 si riconobbe che In realtà essa poteva essere interpretata naturalmente come teoria unificata di tutte le interazioni, Inclusa la gravità, e, da poco tempo a questa parte, essa è tornata prepotentemente alla ribalta dopo che recenti sviluppi, dovuti In massima parte a Green e Schwarz, hanno mostrato che essa è compatibile con la meccanica quantistica se e solo se viene «celto un particolare gruppo di simmetria di Cartan per le interazioni non gravitazionali. La ragione della denomi¬ flessibile» nazione «teoria di stringa» è dovuta al fatto che l'oggetto fondamentale su cui essa è costruita non è più una particella puntiforme, ma una piccola cordicella, una stringa appunto, che si propaga con la velocità della luce nello spazio-tempo. Le oscillazioni della stringa generano quanti d'energia che noi associamo alle particelle. Per esempio, le oscillazioni più semplici di stringa dovrebbero generare le particelle fondamentali (quark, leptoni, gluoni, fotoni, granitonl). Oltre alla sua compatibilità con la meccanica quantlstica la teoria presenta un'altra interessante caratteristica (comune d'altra parte anche alla supergravìtà): le simmetrie che osserviamo nelle interazioni dovrebbero essere la manifestazione nell'ordinario spazio-tempo a quattro dimensioni della geometria di ulteriori dimensioni: si avvererebbe cosi 11 vecchio sogno di Einstein che tutta la fisica sia riconducibile a proprietà geometriche dello spazio-tempo. Va osservato che le ulteriori dimensioni, sei, secondo le teorie più accreditate, sono «compatte», cioè arrotolate su cerchi di piccolissimo raggio e quindi non avvertibili nell'esperienza ordinaria. Per ora non esiste nessuna possibilità di avere un'evidenza sperimentale diretta che gli oggetti fondamentali sono stringhe e non particelle, dato che la lunghezza di queste stringhe dovrebbe essere dell'ordine di 10 -33 centimetri, una distanza inconcepibilmente piccola e quindi insondabile alle attuali energie (l'energia che permetterebbe di porre in evidenza la struttura di stringa è di 10 alla diciannovesima Gev). Tuttavia, poiché la teoria di stringa ingloba naturalmente al suo interno la supergravìtà che, come abbiamo detto, potrebbe avere In un futuro prossimo un controllo sperimentale, essa si pone oggi come 11 più avanzato strumento d'indagine per l'unlflcazione.