La teoria delle stringhe è un tentativo di unire i due pilastri della fisica del 20 ° secolo - la meccanica quantistica e la teoria della relatività di Albert Einstein - con una struttura generale che può spiegare tutta la realtà fisica. Cerca di farlo postulando che le particelle sono in realtà entità unidimensionali simili a corde le cui vibrazioni determinano le proprietà delle particelle, come la loro massa e carica.
Questa idea controintuitiva fu sviluppata per la prima volta negli anni '60 e '70, quando furono utilizzate le stringhe per modellare i dati provenienti dai collettori subatomici in Europa, secondo un sito web sulla teoria delle stringhe creato dall'Università di Oxford e dalla British Royal Society. Le stringhe hanno fornito un modo matematico elegante per descrivere la forza forte, una delle quattro forze fondamentali nell'universo, che tiene insieme i nuclei atomici.
L'argomento rimase marginale per molti anni, fino alla "rivoluzione della teoria delle stringhe" nel 1984, quando i teorici Michael Green e John Schwarz produssero equazioni che mostravano come le stringhe evitassero alcune incoerenze affliggendo i modelli che descrivevano le particelle come oggetti puntiformi, secondo l'Università di Cambridge.
Ma questa prima fioritura ha lasciato ai ricercatori cinque diverse teorie che spiegano come le stringhe unidimensionali oscillavano in una realtà tridimensionale. Una seconda rivoluzione avvenne nel 1995, quando i fisici mostrarono che queste idee diverse erano tutte correlate e potevano essere combinate con un'altra teoria chiamata supergravità, che funzionava in 11 dimensioni. Questo approccio ha generato l'attuale incarnazione della teoria delle stringhe.
Svelare misteri
La teoria delle stringhe è uno dei metodi proposti per produrre una teoria di tutto, un modello che descrive tutte le particelle e le forze conosciute e che sostituisce il Modello standard della fisica, che può spiegare tutto tranne la gravità. Molti scienziati credono nella teoria delle stringhe a causa della sua bellezza matematica. Le equazioni della teoria delle stringhe sono descritte come eleganti e le sue descrizioni del mondo fisico sono considerate estremamente soddisfacenti.
La teoria spiega la gravità attraverso una particolare corda vibrante le cui proprietà corrispondono a quella dell'ipotetico gravitone, una particella meccanica quantistica che porterebbe la forza gravitazionale. Il fatto che la teoria richieda in modo bizzarro 11 dimensioni per funzionare - piuttosto che le tre dello spazio e una delle volte che normalmente sperimentiamo - non ha dissuaso i fisici che la sostengono. Hanno semplicemente descritto come le dimensioni extra siano tutte accartocciate in uno spazio estremamente piccolo, nell'ordine di 10 ^ -33 centimetri, che è abbastanza piccolo da non poterle rilevare normalmente, secondo la NASA.
I ricercatori hanno usato la teoria delle stringhe per cercare di rispondere a domande fondamentali sull'universo, come ciò che accade all'interno di un buco nero, o per simulare processi cosmici come il Big Bang. Alcuni scienziati hanno persino tentato di utilizzare la teoria delle stringhe per ottenere una gestione dell'energia oscura, la forza misteriosa che accelera l'espansione dello spazio e del tempo.
Una ricerca senza fine
Ma la teoria delle stringhe è stata recentemente sottoposta a un esame più approfondito. Molte delle sue previsioni non sono verificabili con la tecnologia attuale e molti ricercatori si sono chiesti se stanno andando in una buca di coniglio senza fine. Nel 2011, i fisici si sono riuniti presso l'American Museum of Natural History per l'undicesima discussione annuale sul Memoriale di Isaac Asimov, per discutere se avesse senso ricorrere alla teoria delle stringhe come descrizione praticabile della realtà.
"Stai inseguendo un fantasma o la tua collezione è troppo stupida per capirlo?" prese in giro Neil deGrasse Tyson, direttore del Hayden Planetarium del museo, il quale ha sottolineato che i progressi nella teoria delle stringhe erano stati irregolari negli anni precedenti.
Le sfide più recenti alla teoria delle stringhe provengono dal framework stesso, che prevede l'esistenza di un numero potenzialmente enorme di universi univoci, fino a 10 ^ 500 (questo è il numero 1 seguito da 500 zero). Questo panorama multiverso sembrava fornire abbastanza possibilità che, se i ricercatori li esplorassero, ne avrebbero trovato uno corrispondente alla nostra versione della realtà. Ma nel 2018, un documento influente ha suggerito che nessuno di questi miriadi di universi ipotetici assomigliava al nostro cosmo; in particolare, a ciascuno mancava una descrizione dell'energia oscura come la comprendiamo attualmente.
"I teorici delle stringhe propongono una quantità apparentemente infinita di costruzioni matematiche che non hanno alcuna relazione nota con l'osservazione", ha detto a Live Science Sabine Hossenfelder, un fisico dell'Istituto di studi avanzati di Francoforte in Germania che ha criticato la teoria delle stringhe.
Altri ricercatori sostengono che un giorno la teoria delle stringhe produrrà risultati. Scrivendo sulla rivista Physics Today, il fisico Gordon Kane dell'Università del Michigan ha suggerito che con gli aggiornamenti attualmente in corso, il Large Hadron Collider potrebbe fornire prove della teoria delle stringhe nel prossimo futuro. Ma il destino ultimo della teoria non è ancora noto.
