Il problema delle dimensioni invisibili
a cura di Mario Bruschi, Dipartimento di Fisica Università “La Sapienza”
Dimensioni invisibili. Molti sanno che viviamo in un continuum quadridimensionale (le ben note tre dimensioni spaziali – altezza, lunghezza, larghezza – più la misteriosa dimensione temporale), ma pochi, tra i non addetti ai lavori, sanno che la fisica moderna ammette l’esistenza di più dimensioni “nascoste”. Che queste dimensioni extra debbano esistere è ‘sicuro’, le dimensioni extra sono “necessarie” per unificare le varie interazioni conosciute; ma quante dimensioni? Non lo sappiamo. Alcuni parlano di Universi a 9,10,11,24 o addirittura 64 dimensioni…
Pensate un attimo a quanto sarebbe povera la nostra percezione della realtà se appena esistesse anche una dimensione extra non percepita: chi ha letto il bellissimo libretto della terra piatta (Flatland) sa di cosa sto parlando.
Un problema extra delle dimensioni extra è nel grande dislivello previsto tra la temperatura (energia) a cui avviene l’unificazione tra la interazione debole (responsabile ad esempio dei processi radioattivi) e la ben conosciuta interazione (forza) elettromagnetica (per la fusione di queste due forze siamo sui 10^2 Gev) e la temperatura (energia) prevista per la grande unificazione della gravità con le altre forze (10^18 Gev, 10 milioni di miliardi più alta!).
Questo è noto come “il problema della gerarchia”. In effetti 10^18 Gev è una temperatura così alta che può essere esistita solo per un breve attimo dopo il Big Bang. Inoltre c’è la domanda basilare: se davvero viviamo in un Universo MOLTO più ricco di quanto normalmente percepiamo, se esistono davvero 5,6,7 o molte altre dimensioni oltre a quelle abituali, come mai non le “vediamo”?
Alcune teorie dicono che non possiamo “vedere” le dimensioni extra perché queste sono “arrotolate”, cioè ripiegate su se stesse con un raggio di curvatura submicroscopico (molto più piccolo del raggio di un atomo). Tuttavia rimane il quesito: perché, delle primordiali dimensioni, solo 4 sono “dispiegate” e le altre sono praticamente scomparse?
Un nuovo approccio, dovuto a Lisa Randall (della Princeton University ora al MIT) e a Raman Sundrum (Stanford), ammette che le dimensioni extra potrebbero essere estese come quelle normali ma con una peculiarità: i gravitoni (le particelle che portano la forza gravitazionale) in queste dimensioni sarebbero bloccati in piccoli “spazi” e questo farebbe la differenza…
Con questa nuova eccitante ipotesi si avrebbe la unificazione della Gravità con le altre forze conosciute ad una più ragionevole temperatura (energia) di 10^3 Gev (solo 10 volte più grande di quella necessaria per l’unificazione elettro-debole). Il “problema gerarchico” sarebbe così risolto. Inoltre, importante!, la nuova teoria permette di prevedere l’esistenza di nuove particelle “esotiche” in un range di energia raggiungibile tra breve dal Large Hadron Collider (LHC), in costruzione al CERN a Ginevra. Quindi la teoria potrà essere presto messa alla prova sperimentale (al contrario di molte altre pur affascinanti teorie, come quella delle super-stringhe, che per ora sono al di fuori di qualsiasi controllo sperimentale).
Vedremo…
Fonti principali:
PHYSICS NEWS UPDATE
The American Institute of Physics Bulletin of Physics News
Number 453 October 19, 1999 by Phillip F. Schewe and Ben Stein
vedi anche:
Lisa Randall
e-mail: randall@feynman.princeton.edu
web:609-258-4322
Da leggere:
Flatlandia
E.A. Abbott, Adelphi Edizioni S.p.A., Milano, 1966.
La quarta dimensione (Un viaggio guidato negli Universi di ordine superiore)
R Rucker, Adelphi Edizioni S.p.A., Milano, 1984.
Oltre la terza dimensione
(Geometria, computer graphics e spazi multidimensionali)
T. F. Banchoff, Zanichelli Editore S.p.A., Bologna, 1993.
