0368. Cosa sono e dove sono le stringhe cosmiche?

Le stringhe cosmiche sono delle configurazioni di energia che alcune teorie di fisica delle alte energie predicono essersi formate in un remoto passato. Sono di struttura filamentosa (da cui il nome stringa) e possono avere dimensioni molto grandi, come una galassia o anche molto di più, praticamente fino ad essere lunghe quanto l'Universo osservato (da cui il nome "cosmiche"). Si troverebbero sparse dovunque nell'Universo, tipicamente nel vuoto interstellare tra una galassia ed un'altra.

Vari modelli di fisica delle particelle che ambiscono ad estendere l'attuale teoria che descrive l'Universo nell'infinitamente piccolo, il cosiddetto Modello Standard , predicono che in un passato molto remoto, pochissimi istanti dopo il Big Bang, si siano formate le stringhe cosmiche. A causa dell'espansione dell'Universo, per cui si estendono anche le lunghezze, oggi queste stringhe sarebbero appunto enormi e molto distanti da noi, in generale.

La teoria delle stringhe è effettivamente una di quelle teorie che predice la possibile esistenza di stringhe cosmiche. E' bene qui non fare confusione con la parola "stringa" che appare in due contesti diversi. Nella teoria delle stringhe [275] si ipotizza che tutte le particelle elementari (e quindi tutto l'Universo, noi compresi) siano semplicemente modi vibrazionali di stringhe microscopiche, così piccole che non riusciamo a distinguerle dalle usuali particelle elementari che conosciamo. Queste stringhe sono quindi radicalmente diverse dalle stringhe cosmiche.

Talvolta i fisici denotano fundamental strings (stringhe fondamentali) le stringhe microscopiche che costituiscono l'universo e cosmic supertrings (superstringhe cosmiche) le stringhe cosmiche che derivano dalla teoria delle stringhe.

a)

b)

 a) Simulazione delle stringhe cosmiche (Università di Southampton). Alcune di esse si estenderebbero attraverso tutto l’Universo. b) Le stringhe fondamentali, ipoteticamente costituenti ultimi della materia, avrebbero dimensioni addirittura un milione di volte più piccole dei quark.

Fino a qualche tempo fa si ipotizzava che le cosmic superstrings fossero instabili e che decadessero in tempi brevissimi nelle fundamental strings. Recentemente, però, è stato notato che questo non è sempre vero e che è possibile avere delle configurazioni stabili di cosmic superstrings che potrebbe essere arrivate fino a noi. Tali superstringhe cosmiche potrebbero essere sia aperte che chiuse e anzi, in generale, potrebbero formare un'intera rete di stringhe che pervade l'Universo.

E` importante ricordare però che al momento non abbiamo evidenze sperimentali di stringhe cosmiche di nessun genere e quindi tali oggetti rimangono per ora delle congetture teoriche.

Marco Serone – Fisico