L’obiettivo più complicato della fisica

Nel corso dei secoli, i fisici hanno fatto passi da gigante verso la comprensione della realtà collegando tutta una serie di fenomeni fisici che appaiono molto differenti. Ricordiamo che una storia della fisica di grande successo, avvenuta nel corso del 19° secolo, fu l’unificazione dell’elettricità e magnetismo in un’unica entità che ora chiamiamo interazione elettromagnetica. Poi, i fisici unificarono un’altra forza con l’elettromagnetismo, la forza debole, il che portò alla formulazione della teoria dell’interazione elettrodebole. Oggi, alcuni scienziati ritengono che il passo successivo, e di conseguenza quello più logico, sia la descrizione di tutte e quattro le forze fondamentali della natura nell’ambito di un singolo quadro matematico: stiamo parlando della famigerata teoria del tutto.

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GUT, la necessità di unificare la fisica

La fisica delle particelle ha fatto grandi passi durante gli anni ’70. Gli Stati Uniti e l’Europa videro la realizzazione di nuovi acceleratori da cui emersero particelle inaspettate che i teorici tentarono di spiegare, predicendo anche l’esistenza di altre particelle a cui dare la caccia. Il risultato fu quello che oggi è noto come modello standard delle particelle elementari e delle interazioni, una teoria che si può considerare come una sorta di catalogo dei bit fondamentali della materia e delle forze che li governano.

Spazio e tempo: discreti o continui?

Se prendiamo un chilometro e lo dividiamo in due parti uguali, avremo la metà di un chilometro. Se dividiamo in parti uguali la metà di un chilometro, avremo un quarto di chilometro e così via fino a raggiungere una lunghezza che risulta più piccola del diametro di un atomo. La domanda è: questa operazione di suddivisione può proseguire all’infinito, oppure esiste un limite?

Orologi perfetti? Solo fiction!

Può il tempo essere misurato in maniera estremamente precisa, sempre e in qualsiasi luogo? La risposta potrebbe sorprendere persino gli orologiai. Oggi, un gruppo di fisici delle università di Varsavia e Nottingham ha dimostrato che quando abbiamo a che a fare con accelerazioni molto grandi, nessun orologio sarà mai in grado di indicare la vera misura del tempo, un concetto noto in fisica come “moto proprio”.

L’eterna vita del protone

Tutto ciò che ci circonda è fatto di atomi, persino noi stessi, e tutti quegli atomi sono fatti di tre costituenti: protoni, neutroni ed elettroni. Protoni e neutroni sono molto simili, essendo composti dagli stessi quark, particelle ancora più piccole, e hanno quasi esattamente la stessa massa. Tuttavia, i neutroni sono in qualche modo differenti dai protoni: essi non sono stabili perché al di fuori di un nucleo atomico, dopo qualche minuto decadono in altre particelle. E’ possibile che i protoni abbiano un tempo di decadimento finito, seppur lungo?

Posto un limite al grado di ‘confusione’ dello spaziotempo

In occasione del centenario della relatività generale, un gruppo internazionale di ricercatori, hanno proposto un nuovo esperimento per verificare le previsioni della teoria di Einstein. In un articolo pubblicato su Nature Physics, essi descrivono il loro studio relativo ad una delle assunzioni base della teoria: il fatto, cioè, che tutte le particelle di luce, meglio note come fotoni, si propagano esattamente con la stessa velocità.

Il collasso ‘imminente’ dell’Universo

Alcuni fisici hanno proposto un meccanismo secondo cui il nostro Universo terminerà ad un certo punto la sua espansione ed inizierà a collassare su sé stesso. I calcoli suggeriscono che tale collasso sia “imminente”, almeno su scale di tempo astronomiche, e potrà avvenire tra qualche decina di miliardi di anni.

La deflessione ‘quantistica’ della luce

La luce che passa in prossimità di un oggetto astrofisico viene deviata dalla sua traiettoria rettilinea a causa del campo gravitazionale che esso esercita. Per un corpo celeste massivo come il Sole è possibile misurare questa deflessione: ad oggi, le migliori osservazioni indicano un valore di 0,00049°, in accordo con la relatività generale. Oggi, Niels Bjerrum-Bohr del Niels Bohr Institute in Danimarca e colleghi hanno calcolato come può essere alterata questa deflessione quando la gravità viene descritta in un campo quantistico.

Focus sull’Universo primordiale

Il satellite Planck ha trascorso più di quattro anni nello spazio per catturare la luce più antica che siamo in grado di osservare: stiamo parlando della radiazione cosmica di fondo. Essa riempie tutto lo spazio e ci offre una sorta di istantanea di come appariva l’Universo circa 380 mila anni dopo il Big Bang. I dati di Planck hanno fatto luce, è il caso di dirlo, non solo sullo stato fisico e sull’evoluzione dell’Universo primordiale, ma anche sulla materia scura, quell’enigmatica componente che rappresenta lo ‘scheletro cosmico’ su cui sono distribuite le galassie e gli ammassi di galassie. Inoltre, i dati di Planck avvalorano l’inflazione cosmica, cioè quella fase di espansione esponenziale, avvenuta 10^-35 secondi dopo il Big Bang, in cui l’Universo passò dalle dimensioni di un protone a quelle che, al di fuori di ogni comprensione, lo caratterizzano oggi.

E’ la teoria delle stringhe alla base della meccanica quantistica?

E’ quanto emerge da uno studio proposto da due ricercatori della University of South California (USC) e che potrebbe aprire una nuova finestra per utilizzare la teoria delle stringhe, o una sua estensione, cioè la la teoria-M, come il punto di partenza di tutte le leggi della fisica.