5. Extradimensioni……. ”curve” ma grandi?

di F. L. Fabbri, L. Benussi, E. Durante, S. Bertolucci , G. Isidori

La teoria che unifica tutte le forze è affascinante, ma le extradimensioni sarebbero così piccole che neppure i più raffinati esperimenti potrebbero metterle in evidenza. Le energie disponibili nelle moderne macchine acceleratrici per le nostre sonde esploratrici (le particelle elementari) non sono infatti in grado di sondare le forze con cui esse interagiscono a distanze così piccole. Ci sono però teorie più recenti che ipotizzano nuove dimensioni compattate in uno spazio così piccolo da sfuggire alla nostra esperienza quotidiana, ma con una estensione di qualche frazione di millimetro quindi indagabile con le nostre sonde.

Fonte illustrazione: www.math.brown.edu

Queste dimensioni curve sarebbero sufficientemente grandi da poter essere osservate in futuri esperimenti di grande precisione. In cosa differiscono queste nuove teorie dalle precedenti? L’idea è questa: non tutte le particelle e le forze fondamentali si propagano in tutte le dimensioni, estese e arrotolate: alcuni dei costituenti elementari della materia -in analogia a quello che accade a Mr. Quadro a Flatlandia- sono costretti a muoversi solo in alcune delle dimensioni e non in altre.

Secondo queste teorie solo il gravitone (quindi la interazione gravitazionale) si propagherebbe in tutte le dimensioni estese e non, mentre tutte le altre particelle (e quindi le interazioni forte, debole e elettromagnetica), si propagherebbero solo nelle dimensioni estese. Questo spiegherebbe l’estrema debolezza della forza di gravità rispetto alle altre interazioni: ciò potrebbe essere infatti attribuito al fatto che essa sarebbe l’unica forza a propagarsi in tutte le dimensioni. Perché la intensità di una forza dipende dalle dimensioni in cui si propaga?

Può sembrare complicato, ma è relativamente semplice da capire con un esempio. Immaginiamo di comunicare con un ascoltatore posto all'estremità opposta di un tubo: parlando all'interno di esso, il messaggio si udirà distintamente anche a molti metri di distanza. Viceversa, se la voce viene dispersa in tutto lo spazio, alla stessa distanza l’intensità del messaggio risulterà molto più debole. Il suono all’interno del tubo si propaga essenzialmente in una dimensione, mentre nel secondo caso si propaga in tre dimensioni.

Due segnali sonori che noi percepiamo di diversa intensità potrebbero quindi essere uguali all’origine: tutto dipende da come si sono propagati dal punto di emissione fino ai nostri strumenti di misura, e in particolare dipende dal numero di dimensioni in cui si sono diffusi prima di raggiungerci. Così, la forza elettromagnetica e quelle nucleari risultano apparentemente più forti di quella gravitazionale solo perché si propagano in un numero di dimensioni minore e quindi in uno spazio più ristretto.