Quante dimensioni esistono

Teoria delle stringhe e dimensioni extra

Estremità in sospeso

La corda legherà il pacchetto Standard? Sulla scia del Modello Standard, alcuni fisici stanno lavorando per sostenere un'idea chiamata teoria delle stringhe. Questo tenta di legare le questioni in sospeso nel Modello Standard spiegando tutte le particelle e le forze fondamentali (inclusa la gravità) in un quadro unificato.

Alla base della teoria delle stringhe c'è l'idea radicale che le particelle fondamentali non sono realmente come punti o punti, ma piuttosto piccoli anelli di stringhe vibranti. Tutte le diverse particelle e forze sono solo diverse modalità di oscillazione di un tipo unico di stringa. Stranamente, la teoria implica anche che oltre al familiare mondo tridimensionale e alla quarta dimensione del tempo, ci sono sei dimensioni spaziali aggiuntive! Queste dimensioni extra sono apparentemente "raggomitolate" così piccole che non li vediamo.
 

Quale stringa?

La teoria delle stringhe è concettualmente complessa, con una struttura matematica affascinante ma molto difficile. Ciò ha finora impedito ai ricercatori di ricavare previsioni concrete dalla teoria per il confronto con i risultati sperimentali. Non solo la teoria delle stringhe comporta lo studio complesso della geometria delle dimensioni extra, ma il modo in cui viene scelta la struttura delle dimensioni appare arbitrario e può portare a risultati diversi.

Ad esempio, sembra che ci siano molti modi possibili per arricciare le dimensioni extra, scegliendo forme e dimensioni diverse. Questo porta a molte versioni alternative della teoria. In alcuni casi, le dimensioni delle dimensioni extra sono molto piccole e sarà difficile ottenere prove dirette per esse. In altri, le dimensioni sono molto più grandi e potrebbero essere osservate in nuovi acceleratori come il Large Hadron Collider del CERN.
 

Nella

vita di tutti i giorni, abitiamo uno spazio tridimensionale: un grande "armadio" con altezza, larghezza e profondità, ben noto da secoli. Meno ovviamente, possiamo considerare il tempo come una quarta dimensione aggiuntiva, come Einstein ha notoriamente rivelato. Ma proprio mentre ci stiamo abituando all'idea delle quattro dimensioni, alcuni teorici hanno fatto previsioni più selvagge di quanto avesse immaginato persino Einstein.

La teoria delle stringhe suggerisce in modo intrigante che esistono altre sei dimensioni, ma sono in qualche modo nascoste ai nostri sensi. Potrebbero essere tutti intorno a noi, ma raggomitolati per essere così piccoli che non ci siamo mai resi conto della loro esistenza.
 

Che cos'è una dimensione?

Le dimensioni sono in realtà solo il numero di coordinate di cui abbiamo bisogno per descrivere le cose. Possiamo paragonarlo a un funambolo che viaggia lungo una corda. Per l'acrobata c'è solo una dimensione: avanti o indietro, e possiamo affermare la sua posizione con solo un numero. Ma se guardiamo a un livello più piccolo, per una formica che striscia sulla corda ci sarebbero due dimensioni di viaggio: avremmo bisogno di sapere quanto è lontana intorno alla corda, così come quanto è lontana . Se ingrandiamo ancora di più, per gli atomi all'interno della corda, il mondo sarebbe in tre dimensioni, le coordinate x, y e z di tutti i giorni. Chi può dire che man mano che andiamo sempre più piccoli il numero di direzioni in cui viaggiare, il numero di dimensioni, non aumenti ulteriormente?
 

Oltre la terza dimensione:

alcuni teorici delle stringhe hanno portato avanti questa idea per spiegare un mistero della gravità che ha lasciato perplessi i fisici per un po' di tempo: perché la gravità è molto più debole delle altre forze fondamentali? Perché abbiamo bisogno di oggetti delle dimensioni di pianeti per sentirne la forza quando possiamo sperimentare la forza elettromagnetica con un piccolo magnete? E se il vettore quantistico della gravità, il gravitone, esiste, come possiamo trovarlo? L'idea è che non sentiamo il pieno effetto della gravità nel mondo di tutti i giorni. La gravità può apparire debole solo perché la sua forza viene condivisa con altre dimensioni spaziali.

Per scoprire se queste idee sono solo il prodotto di un'immaginazione selvaggia o un incredibile salto di comprensione saranno necessarie prove sperimentali. Ma come?

Gli esperimenti ad alta energia potrebbero aprire le dimensioni poco appariscenti quel tanto che basta per permettere alle particelle di muoversi tra il normale mondo 3D e altre dimensioni, manifestandosi nell'improvvisa comparsa o scomparsa di una particella. Oppure potremmo rilevare alcuni dei nuovi fenomeni che un mondo con dimensioni extra prevede. Chissà dove potrebbe portare una scoperta del genere!

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