Archivi tag: meccanica quantistica

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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Il doppio senso della freccia del tempo

È noto che le leggi della fisica sono valide procedendo sia in avanti che indietro nel tempo. Ma la domanda è: perchè il tempo sembra muoversi in una sola direzione? Secondo alcuni studi recenti, una possibile risposta potrebbe portare a rivelare i segreti della massa mancante dell’Universo. Continua a leggere Il doppio senso della freccia del tempo

Loop vs stringa: due facce della stessa medaglia?

Sono passati circa 80 anni da quando gli scienziati si sono resi conto della difficoltà di conciliare la teoria della gravità con la meccanica quantistica e questo tentativo rimane ancora incompiuto. Tuttavia, da qualche decade i fisici hanno provato ad aggirare il problema proponendo due formulazioni ben distinte, e cioè la teoria delle stringhe e la gravità quantistica a loop, che sono considerate ampiamente incompatibili dai rispettivi sostenitori. Oggi, però, alcuni scienziati affermano che l’unica strada da perseguire è quella di unire gli sforzi poichè i due modelli matematici, forse i migliori candidati per una “teoria del tutto”, potrebbero essere in definitiva due facce della stessa medaglia. Continua a leggere Loop vs stringa: due facce della stessa medaglia?

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. Continua a leggere GUT, la necessità di unificare la fisica

Quei ‘fossili’ cosmici dell’Universo primordiale

Circa 13,8 miliardi di anni fa, il nostro Universo emerse da una sorta di “puntino quantico” il cui volume si espanse, secondo alcune stime, di un milione di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di volte in meno di un miliardesimo di un trilionesimo di trilionesimo di secondo. Da qui in poi, l’Universo continuò ad espandersi ad un ritmo meno violento, almeno secondo le leggi della fisica così come le conosciamo. Questa è la storia dell’inflazione cosmica, la versione più moderna del modello del Big Bang. Questa singola fase di rapida espansione esponenziale dell’Universo descrive molto bene gli attuali dati cosmologici e tiene conto dell’immensità dello spazio, della sua regolarità e forma geometrica spazialmente piatta su larga scala e della mancanza di direzioni privilegiate. Tuttavia, l’inflazione non spiega come e perchè abbia avuto inizio l’Universo. Le domande che essa solleva, e cioè perchè si ebbe questa rapida espansione dello spazio, come sia avvenuta o che cosa sia eventualmente accaduto prima, hanno confuso gli scienziati sin da quando venne proposta la teoria negli anni ’80. Continua a leggere Quei ‘fossili’ cosmici dell’Universo primordiale

L’Universo senza compleanno

Secondo il modello del Big Bang, la struttura su larga dell’Universo si espande continuamente, e sempre più velocemente, e lo spazio appare mediamente uguale in ogni direzione. Inoltre, il modello del Big Bang assume che la fisica convenzionale, inclusa la teoria della gravità di Einstein, sia più o meno corretta. In base a questo modello, se si riavvolge indietro di 13,8 miliardi di anni la storia cosmica si arriva ad un “inizio” in cui l’Universo si trovava in uno stato fisico incredibilmente caldo e denso: stiamo parlando della singolarità gravitazionale. Il tempo inizia quando questa singolarità esplode nel Big Bang. Stephen Hawking ha dichiarato che è possibile “eliminare” dalle nostre teorie cosmologiche alcuni eventi “prima” del Big Bang in quanto non esiste alcun modo di misurarli. Tuttavia, la domanda su ciò che ha preceduto il Big Bang rimane ancora affascinante e per qualche scienziato non si può evitare dal punto di vista teorico. Continua a leggere L’Universo senza compleanno

L’arte e la bellezza della teoria di Einstein

Cento anni fa, un oscuro fisico tedesco di nome Albert Einstein presentava all’Accademia Prussiana delle Scienze la sua teoria della gravità. La relatività generale non è solamente una teoria fortemente descrittiva ma in essa si cela una forma di bellezza che sta alla base della sua eleganza. Continua a leggere L’arte e la bellezza della teoria di Einstein

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? Continua a leggere Spazio e tempo: discreti o continui?

La risoluzione limite dell’Universo

Siamo in grado di definire le dimensioni del puntino che compone il punto interrogativo? Che succede se ci spostiamo di qualche metro? Il dettaglio più fine che l’occhio umano è in grado di distinguere è la dimensione di un punto alla distanza di un metro: stiamo parlando di “risoluzione angolare”. La risoluzione migliore di un sistema ottico, come l’occhio, è data approssimativamente dal rapporto tra la lunghezza d’onda della luce incidente e la dimensione dell’apertura del sistema attraverso cui passa la luce. In astronomia, il concetto di risoluzione funziona allo stesso modo. Ciò spiega come mai si costruiscono telescopi sempre più grandi: non solo i telescopi più grossi raccolgono più luce, e perciò possono osservare sempre più lontano nello spazio, ma più grande è l’apertura dello strumento e, in linea di principio, migliore risulterà l’immagine. Oggi, però, un nuovo studio pubblicato da Eric Steinbring del National Research Council Canada suggerisce che l’Universo abbia in realtà una sorta di “risoluzione limite fondamentale”: in altre parole, non saremo mai in grado di vedere le galassie più distanti, così chiaramente come vorremmo, a prescindere dalle dimensioni del telescopio. Continua a leggere La risoluzione limite dell’Universo

Le stranezze del mondo dei quanti

Un esperimento che mostra come delle gocce d’olio possono muoversi in un fluido grazie alle onde che esse generano ha portato i fisici a riconsiderare l’idea che qualcosa di simile può permettere alle particelle di comportarsi come delle vere e proprie onde. Continua a leggere Le stranezze del mondo dei quanti