L'idea della "Teoria di tutto" è allettante: potremmo in qualche modo spiegare tutto ciò che è. Ma ora, un gruppo di ricerca guidato da scienziati dell'Imperial College di Londra ha scoperto inaspettatamente che anche quella teoria delle stringhe sembra prevedere il comportamento delle particelle quantistiche intrecciate. Poiché questa previsione può essere testata in laboratorio, i ricercatori affermano di poter ora testare la teoria delle stringhe.
"Se gli esperimenti dimostrano che le nostre previsioni sull'entanglement quantistico sono corrette, ciò dimostrerà che la teoria delle stringhe" funziona "per predire il comportamento dei sistemi quantistici intrecciati", ha affermato il professor Mike Duff, autore principale dello studio.
La teoria delle stringhe è stata originariamente sviluppata per descrivere le particelle e le forze fondamentali che compongono il nostro universo ed è stata una delle contendenti preferite dai fisici per consentirci di conciliare ciò che sappiamo dell'incredibilmente piccola fisica della particella con la nostra comprensione del molto grande da i nostri studi di cosmologia. L'uso della teoria per prevedere come si comportano le particelle quantistiche intrecciate offre la prima opportunità di testare la teoria delle stringhe mediante esperimento.
Ma - almeno per ora - gli scienziati non saranno in grado di confermare che la teoria delle stringhe è in realtà il modo di spiegare tutto ciò che è, solo se funziona davvero.
"Questa non sarà la prova che la teoria delle stringhe è la giusta" teoria di tutto "che viene cercata dai cosmologi e dai fisici delle particelle", ha detto Duff. "Tuttavia, sarà molto importante per i teorici perché dimostrerà se la teoria delle stringhe funziona o meno, anche se la sua applicazione si trova in un'area inaspettata e non correlata della fisica."
La teoria delle stringhe è una teoria della gravità, un'estensione della relatività generale, e l'interpretazione classica di stringhe e brane è che sono vibrazione meccanica quantistica, buchi neri carichi estesi. La teoria ipotizza che gli elettroni e i quark all'interno di un atomo non siano 0- oggetti dimensionali, ma stringhe monodimensionali. Queste stringhe possono muoversi e vibrare, dando alle particelle osservate il loro sapore, carica, massa e rotazione. Le stringhe formano anelli chiusi a meno che non incontrino superfici, chiamate D-brane, dove possono aprirsi in linee monodimensionali. I punti finali della stringa non possono spezzare la D-brane, ma possono scivolare su di essa.
Duff ha detto che era seduto in una conferenza in Tasmania, dove un collega stava presentando le formule matematiche che descrivono l'entanglement quantistico quando ha realizzato qualcosa. “All'improvviso ho riconosciuto le sue formule come simili ad alcune che avevo sviluppato alcuni anni prima usando la teoria delle stringhe per descrivere i buchi neri. Quando sono tornato nel Regno Unito ho controllato i miei quaderni e confermato che la matematica di queste aree molto diverse era davvero identica. "
Duff e i suoi colleghi hanno capito che la descrizione matematica del modello di entanglement tra tre qubit assomiglia alla descrizione matematica, nella teoria delle stringhe, di una particolare classe di buchi neri. Pertanto, combinando la loro conoscenza di due dei fenomeni più strani dell'universo, i buchi neri e l'entanglement quantico, hanno realizzato che potevano usare la teoria delle stringhe per produrre una previsione che poteva essere testata. Usando la matematica della teoria delle stringhe che descrive i buchi neri, hanno predetto il modello di entanglement che si verificherà quando quattro qubit sono intrecciati tra loro. (La risposta a questo problema non è stata calcolata prima.) Sebbene sia tecnicamente difficile da fare, il modello di entanglement tra quattro qubit intrecciati potrebbe essere misurato in laboratorio e l'accuratezza di questa previsione testata.
La scoperta che la teoria delle stringhe sembra fare previsioni sull'entanglement quantistico è completamente inaspettata, ma poiché l'entanglement quantistico può essere misurato in laboratorio, ciò significa che c'è finalmente un modo per i ricercatori di testare le previsioni basate sulla teoria delle stringhe.
Ma, ha detto Duff, non vi è alcuna connessione ovvia per spiegare perché una teoria che viene sviluppata per descrivere i meccanismi fondamentali del nostro universo sia utile per prevedere il comportamento dei sistemi quantistici intrecciati. "Questo potrebbe dirci qualcosa di molto profondo sul mondo in cui viviamo, o potrebbe non essere altro che una strana coincidenza", ha detto Duff. "In entrambi i casi, è utile."
Fonte: Imperial College London
