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Matematica: teorie e applicazioni

Stringhe, particelle e simmetrie dell’universo

La Teoria delle Stringhe si propone come modello per descrivere in modo unificato la gravità e i fenomeni subatomici, ma è anche sorgente di nuove metodologie per lo studio di molti campi della Fisica Teorica. È questo il focus del progetto MAST, finanziato tra i progetti di ateneo del 2012

La moderna descrizione delle interazioni fondamentali, che sono alla base di tutti i fenomeni naturali, si basa su due teorie elaborate durante il secolo scorso: la teoria della Relatività Generale, e il Modello Standard delle particelle elementari. Il Modello Standard fornisce una descrizione molto accurata dei fenomeni subatomici e tutte le sue previsioni sono state confermate sperimentalmente, da ultimo con la scoperta del bosone di Higgs nel 2012 all’LHC (Large Hadron Collider) di Ginevra, ma non descrive i fenomeni dovuti all’attrazione gravitazionale. D’altro canto la Relatività Generale, che nel 2016 ha ricevuto una spettacolare verifica con la rivelazione delle onde gravitazionali, descrive perfettamente le interazioni gravitazionali fra i diversi corpi che popolano l’universo, ma sembra essere incompatibile con i principi quantistici che regolano le interazioni subatomiche.

Questa apparente incompatibilità è uno dei più grandi problemi aperti nella fisica teorica e la sua risoluzione costituirebbe un grande passo in avanti nella comprensione dei fenomeni naturali. Tra le diverse teorie che sono state sviluppate per risolvere questo problema, una delle più accreditate è la Teoria delle Stringhe, che fornisce un modello consistente per la descrizione unificata di tutte le interazioni fondamentali. La grande sfida ancora aperta in questo campo di ricerca è ricavare dal modello delle predizioni che possano essere verificate negli esperimenti agli acceleratori o nei futuri esperimenti di astrofisica. Anche se ancora manca l’evidenza sperimentale che la Teoria delle Stringhe rappresenti la realtà naturale, si può certamente dire che negli anni essa è stata fonte di ispirazione per molte delle idee più innovative nell’ambito della teoria quantistica dei campi (a metodologia principale con cui si studia la fisica delle particelle elementari), e recentemente anche in altri ambiti, quali per esempio la fisica della materia condensata.

Il progetto MAST (Modern Application of String Theory) del Dipartimento di Fisica, finanziato tra i progetti di ateneo nel 2012, si è proposto di studiare l’applicazione di metodologie ispirate dalla Teoria delle Stringhe a diversi campi della ricerca attuale in Fisica Teorica. Il progetto ha visto la partecipazione di 7 ricercatori dell’Università di Torino, e la collaborazione di 15 ricercatori appartenenti a università e centri di ricerca italiani e stranieri. I risultati più rilevanti della ricerca hanno riguardato lo studio perturbativo e non-perturbativo delle teorie di Yang-Mills supersimmetriche che generalizzano il modello standard e la corrispondenza AdS/CFT che collega le teorie gravitazionali con le teorie di campo. Tali risultati sono stati raccolti in 57 articoli scientifici pubblicati sulle più importanti riviste del settore e presentati a numerosi congressi internazionali. Il successo del progetto ha contribuito a rafforzare il ruolo leader del nostro ateneo nel campo della Teoria delle Stringhe.


un racconto di

Marialuisa Frau
Dipartimento

Pubblicato il

03 gennaio 2017

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